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      船舶焊接電源的發展趨勢

      船舶焊接電源的發展趨勢

      發布日期:2017-07-27 作者: 點擊:

      船舶焊接電源的發展趨勢

          展望21世紀,主要是將當代最先進的高新技術,如計算機數字控制、微電子、信息傳感、工業機器人、等離子和高能束物理等領域的最新成就廣泛應用于焊接技 術,并將成為現實。

          在90年代初,我國的電焊機制造業掀起了一場“電源革命”,當時全國有上百家電焊機制造企業紛紛上馬,研制、推售逆變電源,在這同時又有不少輿論,滿足于從旋轉直流弧焊電源進入可控硅焊接電源的現狀,滿足于“國內定點”,“引進生產線”(可控硅電源)等所帶來的市場份額,還對逆變電源持有懷疑的態度,一些外國的同行又以專家的口氣懷著不可告人的目的不斷告戒中國的同行,“不要盲目去搞逆變焊機”,中國連一臺檢測IGBT參數的設備都沒有怎么能生產IGBT逆變焊機呢?等等議論。

          誠然采用一種新技術會帶來較大的風險,告戒大家不要一哄而上是正確的,但是一哄不上的后果又會喪送了中國電焊機制造業的許多傳統企業,在這樣一個新技術應運而生的歷史時機,我們只有采用積極引導,總結研討,鼓勵在發展中不斷修整錯誤,在創新中不斷實現成功。

          目前我國已有不少電焊機制造企業經過近10年的不懈努力,掌握了不同品牌的IGBT的特點,對IGBT的制造業的生產工藝,優質品,銷售渠道,對逆變電源設計中的許多環節及問題能適合中國工況條件,從而使逆變的焊接電源已發展成多品種、多系列化的品牌。同時在市售的價格上逐步下降,使焊機的性能與價格比的優勢日益顯著。

          面貌就要落后。從表1所示了我國“九五”規劃到2000年電焊機的構成和日本1991年的電焊機生產結構進行比較可見二者相接近,說明我們的焊接設備要落后日本10年左右。

      2   船舶焊接電源的發展趨勢

          弧焊電源是造船行業的重要生產設備之一,船舶建造中電弧焊接的工作量約占總建造工時的30%,同時焊接設備也是船廠生產中的主要能耗設備,因此推廣應用優質、低能耗的焊接設備是高效焊接技術發展的重要方面。

          60年代由于硅整流、晶閘管等半導體器件的出現,首先在美國、德國、日本等先進國家的焊接電源上獲得應用。

          70年代又有許多國家開展了高頻半導體器件,在美國和日本研制成脈寬調節集成電路,基本上確定了以20KHz左右的工作頻率。

          80年代后德國、美國、日本等國先后研制成絕緣柵大功率場效應晶體管,以后又研制成功絕緣柵雙極晶體管即IGBT管?,F在IGBT模塊已經向高耐壓(3.3KV)大電流(2000A),帶驅動及電流、電壓保護等功能的智能化模塊(IPM)方向發展,目前的部分逆變弧焊電源已與計算機技術相結合,向多功能、智能化模塊化方向開拓。

      3   我國船舶弧焊電源的現狀與發展

          我國船舶行業在60-70年代主要的焊接工藝是以手工電弧焊和埋弧自動焊二項一統天下,而且手工電弧焊占75%以上,因此焊接電源極大部分是旋轉式直流弧焊機和交流焊機二種,到80年代由于船舶工業開始建造出口船,為了加快造船進度提高焊接質量,為此在1986年成立了中國船舶工業高效焊接技術指導組,指導組進行了調研后提出了統籌規劃、分類指導、整體推進的方針。在焊接設備的選型和更新方面明確指出了要逐步淘汰旋轉式電弧焊機,代之以選用節能型的高效焊接設備。隨著十多年來的不斷推廣使船廠的焊接設備構成比率趨于合理,從表2中可以看出船廠的發展重點是CO2氣保護焊機。

      表1 我國和日本電焊機構成比率

      國別年份 手工電弧焊 自動與半自動弧焊機 電阻焊機 專用特種成套焊接設備
      旋轉直流焊機 整流焊機 交流焊機

      中國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 船廠焊機設備的構成比率

      年份 旋轉焊機 整流焊機 交流焊機 埋弧焊機 CO2 焊機

      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%

          預計在船舶系統,在“十五”末將可能完全淘汰耗能的旋轉式直流弧焊機,代之以高效節能的焊機。

          根據指導組對26家船廠的調查在1998年時各船廠有逆變焊機的總數只有321臺,按分類來看手工焊機有243臺,CO2焊機有40 臺,TIG焊機有38臺,按逆變焊機使用大功率開關器件分類,晶閘管式逆變焊機有209臺,IGBT式逆變焊機有110臺,晶體管式和場效應管式逆變焊機有2臺。

          從逆變焊機應用情況來看,應用較多且卓有成效的有江南造船廠、重慶船廠、廣船國際,江南廠主要應用于大型工程焊接。應用逆變焊機較多但效果欠佳的有西江船廠和桂江船廠,由于焊機損環和反復修理反映出焊機的可靠性差,其主要應用在焊接試驗室,生產中少量應用。從調查中可以看出,當時大多數船廠對推廣應用逆變焊機有過慮,他們迫切希望逆變焊機生產廠在提高可靠性上要下工夫,拿出過硬的產品,放心的產品,認為只要逆變焊機的可靠性大大提高了,其在船舶行業的推廣與應用必將迅猛發展,但仍有些同志認為逆變焊機比較嬌嫩,對其是否能經得住造船廠惡劣焊接工況下的考驗持懷疑的態度。從調查也能得出如下四個顯著的特點:

       ?。?) TIG焊機大部分為晶體管逆變焊機,CO2焊機大部分為IGBT式逆變焊機。手工焊機既有晶閘管式逆變焊機,又有IGBT式逆變焊機。

        (2) 映問題比較多的是1995年以前生產的晶閘管式逆變焊機,反映較好的是最近二年生產的逆變焊機。

        (3) 量較大且效果較好的是進口和國內少數幾家廠生產的逆變焊機。

        (4) 同樣型號的逆變焊機,生產廠家的不同,質量有天壤之別。

          在船廠經過一段時間的推廣與應用 其基本上可以說認識上是有一定的基礎,但推廣應用的過程必須是循序漸進,逐步深入。逆變焊接電源已成為目前國際上公認的最先進的焊接電源,根據國內外專家的觀點逆變焊機具有8大優點,按其重要性可以排列如下:①焊接性能好、頻率響應快、動特性好有利于實現焊接自動化;②重量輕以400A焊機為例,旋裝式焊機約370公斤,晶閘管整流焊機約200公斤,晶閘管逆變焊機約70公斤,IGBT式逆變焊機約40公斤;③效率高,可達80%-90%;④功率因數高可達0.99;⑤體積??;⑥引弧可靠飛濺少;⑦焊接速度快;⑧功能多。

          當然,逆變焊機要成為船廠更新換代的產品,除了具備前面所敘的先進性外,還應具備船舶焊接工藝所需要的適應性和可靠性。更重要的是在可靠性方面要讓船廠放心,能夠保證8年以上的使用壽命,返修率降到1%左右,另外還有就是在價格上要具有競爭性。

          我國逆變焊機的發展經過93-94年的“逆變熱”后逐漸走向目前比較正常發展狀態,一批從“逆變熱”中考驗出來的企業已經清醒地認識到發展逆變焊機的長期性、艱巨性和復雜性。只有踏實地對技術工藝進行再開發和完善,狠抓產品質量尤其是可靠性,才能立足市場處于不敗的地位。

          經我們船舶工業高效焊接技術指導組的專家深入研究后一致認為造船廠推廣應用逆變焊機是發展的方向,推廣應用已有一定的基礎,可以預料,隨著逆變焊機質量不斷提高,價格進一步下降,以它對船廠焊接工藝需要的適應性改善之后,逆變焊機在造船廠推廣應用將有一個跳躍性的發展。由于逆變焊機的廣泛應用 必然導致大大提高焊接設備的現代化。從而對縮短造船周期,提高造船質量,提高經濟效益,改善勞動條件產生重大影響。

      4   幾點想法

         (1) 為了促進逆變焊機在造船廠中的應用 ,首先要加大對逆變焊機的宣傳力度,實事求是地介紹逆變焊機的性能特點,因為只有對逆變焊機的全面、正確了解后才能正確選用和推廣逆變焊機,從目前的教訓來看,選擇正確推廣應用就會成功,反之則遭受挫折。在選用逆變焊機的過程中可以采用四看、二試的經驗即看生產廠所用元器件的質量和進貨渠道,看制造設備和檢測儀器,看生產過程和管理水平,看銷售和維修服務網絡。二試即,試可靠性,試適應性,試驗用的逆變焊機必須經得住長時間的考驗,經得住船廠惡劣的生產環境考驗。

         (2) 目前大部分船廠對逆變焊機的應用還處于試用階段,但少數船廠逆變焊機的應用已經開始上升,我們要認真總結好經驗并在整個船舶系統進行推廣。

         (3) 作為焊機制造廠要清晰地看到船廠推廣應用逆變焊機潛力巨大前景光明,但要有長期性、艱巨性、復雜性的思想準備,深信世上無難事只要肯登攀。要與船廠結成緊密的合作伙伴,共同獲得雙贏的結果。

         (4) 目前船廠在大力推進應用CO2焊接技術中這正是逆變焊機所能發揮特長的用武之地,建議船廠在選用CO2焊接設備時要重點推廣IGBT式逆變CO2焊機 。          
       


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