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船舶焊接电源的发展趋势

船舶焊接电源的发展趋势

发布日期:2017-07-27 作者: 点击:

船舶焊接电源的发展趋势

    展望21世纪,主要是将当代最先进的高新技术,如计算机数字控制、微电子、信息传感、工业机器人、等离子和高能束物理等领域的最新成就广泛应用于焊接技 术,并将成为现实。

    在90年代初,我国的电焊机制造业掀起了一场“电源革命”,当时全国有上百家电焊机制造企业纷纷上马,研制、推售逆变电源,在这同时又有不少舆论,满足于从旋转直流弧焊电源进入可控硅焊接电源的现状,满足于“国内定点”,“引进生产线”(可控硅电源)等所带来的市场份额,还对逆变电源持有怀疑的态度,一些外国的同行又以专家的口气怀着不可告人的目的不断告戒中国的同行,“不要盲目去搞逆变焊机”,中国连一台检测IGBT参数的设备都没有怎么能生产IGBT逆变焊机呢?等等议论。

    诚然采用一种新技术会带来较大的风险,告戒大家不要一哄而上是正确的,但是一哄不上的后果又会丧送了中国电焊机制造业的许多传统企业,在这样一个新技术应运而生的历史时机,我们只有采用积极引导,总结研讨,鼓励在发展中不断修整错误,在创新中不断实现成功。

    目前我国已有不少电焊机制造企业经过近10年的不懈努力,掌握了不同品牌的IGBT的特点,对IGBT的制造业的生产工艺,优质品,销售渠道,对逆变电源设计中的许多环节及问题能适合中国工况条件,从而使逆变的焊接电源已发展成多品种、多系列化的品牌。同时在市售的价格上逐步下降,使焊机的性能与价格比的优势日益显著。

    面貌就要落后。从表1所示了我国“九五”规划到2000年电焊机的构成和日本1991年的电焊机生产结构进行比较可见二者相接近,说明我们的焊接设备要落后日本10年左右。

2   船舶焊接电源的发展趋势

    弧焊电源是造船行业的重要生产设备之一,船舶建造中电弧焊接的工作量约占总建造工时的30%,同时焊接设备也是船厂生产中的主要能耗设备,因此推广应用优质、低能耗的焊接设备是高效焊接技术发展的重要方面。

    60年代由于硅整流、晶闸管等半导体器件的出现,首先在美国、德国、日本等先进国家的焊接电源上获得应用。

    70年代又有许多国家开展了高频半导体器件,在美国和日本研制成脉宽调节集成电路,基本上确定了以20KHz左右的工作频率。

    80年代后德国、美国、日本等国先后研制成绝缘栅大功率场效应晶体管,以后又研制成功绝缘栅双极晶体管即IGBT管。现在IGBT模块已经向高耐压(3.3KV)大电流(2000A),带驱动及电流、电压保护等功能的智能化模块(IPM)方向发展,目前的部分逆变弧焊电源已与计算机技术相结合,向多功能、智能化模块化方向开拓。

3   我国船舶弧焊电源的现状与发展

    我国船舶行业在60-70年代主要的焊接工艺是以手工电弧焊和埋弧自动焊二项一统天下,而且手工电弧焊占75%以上,因此焊接电源极大部分是旋转式直流弧焊机和交流焊机二种,到80年代由于船舶工业开始建造出口船,为了加快造船进度提高焊接质量,为此在1986年成立了中国船舶工业高效焊接技术指导组,指导组进行了调研后提出了统筹规划、分类指导、整体推进的方针。在焊接设备的选型和更新方面明确指出了要逐步淘汰旋转式电弧焊机,代之以选用节能型的高效焊接设备。随着十多年来的不断推广使船厂的焊接设备构成比率趋于合理,从表2中可以看出船厂的发展重点是CO2气保护焊机。

表1 我国和日本电焊机构成比率

国别年份 手工电弧焊 自动与半自动弧焊机 电阻焊机 专用特种成套焊接设备
旋转直流焊机 整流焊机 交流焊机

中国2000年 4% 21% 42% 25% 7.5% 0.5%

日本1991年 19% 19.4% 21.5% 33.1% 6.8% 0.2%

表2 船厂焊机设备的构成比率

年份 旋转焊机 整流焊机 交流焊机 埋弧焊机 CO2 焊机

2002年 2.08% 21.41% 10.32% 4.83% 31.24%

2001年 6.5% 24.88% 11.47% 6.18% 27.33%

2000年 9.11% 22.25% 22.67% 4.37% 38.89%

    预计在船舶系统,在“十五”末将可能完全淘汰耗能的旋转式直流弧焊机,代之以高效节能的焊机。

    根据指导组对26家船厂的调查在1998年时各船厂有逆变焊机的总数只有321台,按分类来看手工焊机有243台,CO2焊机有40 台,TIG焊机有38台,按逆变焊机使用大功率开关器件分类,晶闸管式逆变焊机有209台,IGBT式逆变焊机有110台,晶体管式和场效应管式逆变焊机有2台。

    从逆变焊机应用情况来看,应用较多且卓有成效的有江南造船厂、重庆船厂、广船国际,江南厂主要应用于大型工程焊接。应用逆变焊机较多但效果欠佳的有西江船厂和桂江船厂,由于焊机损环和反复修理反映出焊机的可靠性差,其主要应用在焊接试验室,生产中少量应用。从调查中可以看出,当时大多数船厂对推广应用逆变焊机有过虑,他们迫切希望逆变焊机生产厂在提高可靠性上要下工夫,拿出过硬的产品,放心的产品,认为只要逆变焊机的可靠性大大提高了,其在船舶行业的推广与应用必将迅猛发展,但仍有些同志认为逆变焊机比较娇嫩,对其是否能经得住造船厂恶劣焊接工况下的考验持怀疑的态度。从调查也能得出如下四个显著的特点:

  (1) TIG焊机大部分为晶体管逆变焊机,CO2焊机大部分为IGBT式逆变焊机。手工焊机既有晶闸管式逆变焊机,又有IGBT式逆变焊机。

  (2) 映问题比较多的是1995年以前生产的晶闸管式逆变焊机,反映较好的是最近二年生产的逆变焊机。

  (3) 量较大且效果较好的是进口和国内少数几家厂生产的逆变焊机。

  (4) 同样型号的逆变焊机,生产厂家的不同,质量有天壤之别。

    在船厂经过一段时间的推广与应用 其基本上可以说认识上是有一定的基础,但推广应用的过程必须是循序渐进,逐步深入。逆变焊接电源已成为目前国际上公认的最先进的焊接电源,根据国内外专家的观点逆变焊机具有8大优点,按其重要性可以排列如下:①焊接性能好、频率响应快、动特性好有利于实现焊接自动化;②重量轻以400A焊机为例,旋装式焊机约370公斤,晶闸管整流焊机约200公斤,晶闸管逆变焊机约70公斤,IGBT式逆变焊机约40公斤;③效率高,可达80%-90%;④功率因数高可达0.99;⑤体积小;⑥引弧可靠飞溅少;⑦焊接速度快;⑧功能多。

    当然,逆变焊机要成为船厂更新换代的产品,除了具备前面所叙的先进性外,还应具备船舶焊接工艺所需要的适应性和可靠性。更重要的是在可靠性方面要让船厂放心,能够保证8年以上的使用寿命,返修率降到1%左右,另外还有就是在价格上要具有竞争性。

    我国逆变焊机的发展经过93-94年的“逆变热”后逐渐走向目前比较正常发展状态,一批从“逆变热”中考验出来的企业已经清醒地认识到发展逆变焊机的长期性、艰巨性和复杂性。只有踏实地对技术工艺进行再开发和完善,狠抓产品质量尤其是可靠性,才能立足市场处于不败的地位。

    经我们船舶工业高效焊接技术指导组的专家深入研究后一致认为造船厂推广应用逆变焊机是发展的方向,推广应用已有一定的基础,可以预料,随着逆变焊机质量不断提高,价格进一步下降,以它对船厂焊接工艺需要的适应性改善之后,逆变焊机在造船厂推广应用将有一个跳跃性的发展。由于逆变焊机的广泛应用 必然导致大大提高焊接设备的现代化。从而对缩短造船周期,提高造船质量,提高经济效益,改善劳动条件产生重大影响。

4   几点想法

   (1) 为了促进逆变焊机在造船厂中的应用 ,首先要加大对逆变焊机的宣传力度,实事求是地介绍逆变焊机的性能特点,因为只有对逆变焊机的全面、正确了解后才能正确选用和推广逆变焊机,从目前的教训来看,选择正确推广应用就会成功,反之则遭受挫折。在选用逆变焊机的过程中可以采用四看、二试的经验即看生产厂所用元器件的质量和进货渠道,看制造设备和检测仪器,看生产过程和管理水平,看销售和维修服务网络。二试即,试可靠性,试适应性,试验用的逆变焊机必须经得住长时间的考验,经得住船厂恶劣的生产环境考验。

   (2) 目前大部分船厂对逆变焊机的应用还处于试用阶段,但少数船厂逆变焊机的应用已经开始上升,我们要认真总结好经验并在整个船舶系统进行推广。

   (3) 作为焊机制造厂要清晰地看到船厂推广应用逆变焊机潜力巨大前景光明,但要有长期性、艰巨性、复杂性的思想准备,深信世上无难事只要肯登攀。要与船厂结成紧密的合作伙伴,共同获得双赢的结果。

   (4) 目前船厂在大力推进应用CO2焊接技术中这正是逆变焊机所能发挥特长的用武之地,建议船厂在选用CO2焊接设备时要重点推广IGBT式逆变CO2焊机 。          
 


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