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电阻焊接设备行业发展趋势及新进入者所需知的障碍

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浏览:- 发布日期:2019-05-10 15:15:40【

1、我国焊接设备行业基本情况

焊接是指被焊工件的材质(同种或异种),通过加热或加压,或两者并用的方式,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程,是一种可靠、性价比高、技术含量高的金属材料连接方法。焊接设备被誉为“工业的缝纫机”,已成为现代工业重要的加工设备,被广泛应用于制造业的各个领域。

焊接按其工艺过程特点可分为熔化焊、压力焊及钎焊三大类。

(1)熔化焊接

熔化焊接是指在焊接过程中,将联接处的金属加热至熔化状态,在温度场、重力等的作用下,不加压力,使熔化的融液发生混合,待温度降低后,熔化部分凝结,两个工件被牢固的焊在一起从而完成焊接的方法。熔化焊接可以对众多材料进行焊接,仍是目前应用最为广泛的焊接方法。但由于在焊接过程中固有的高温相变过程,在焊接区域就产生了热影响区,焊接后工件变形和热影响区较大。熔化焊接一般需要焊丝、焊条等填充金属,以及氧、乙炔、氢等焊接材料,焊接成本较高。同时熔化焊接也存在易产生有害的气体和烟尘、具有光辐射、较难实现自动化等缺陷。

(2)压力焊接

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压力焊接是指在焊接过程中,通过对被焊金属接触面上施加足够大的压力,使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触,借助于压力所引起的塑性变形,使待焊表面充分进行扩散而实现原子间结合以完成焊接的方法。以电阻焊为例,一般是使工件处在一定电极压力作用下,利用电流通过工件时产生的电阻热使工件之间的接触面发生塑性变形而实现连接。根据结合母材间的相对位置不同,电阻焊接方法通常分为点焊、凸焊、对焊、缝焊四类。根据所使用电源种类的不同,电阻焊又分为单相工频焊接、三相直流焊接、中频逆变焊接、电容储能焊接四大类。电阻焊接时由于加热时间短,热量集中,故热影响区小,变形与应力也较小,通常在焊后不必安排校正和热处理工序,许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用电阻焊焊成与母材同等强度的优质接头。同时电阻焊还具有节能、环保、操作简单、生产效率高、易于实现机械化和自动化等优点。但由于电阻焊接设备功率大,机械化、自动化程度较高,使得设备成本较高。

(3)钎焊

钎焊是用比母材熔点低的金属材料,将焊件和钎料加热至高于钎料熔点,低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材互相扩散实现连接焊接的方法。钎焊时由于加热温度比较低,对工件材料的性能影响较小,工件的应力变形也较小,适用于对精密、微型工件进行焊接。但钎焊接头的强度比较低,耐热性能较差。

在以上三类焊接方法中,熔化焊接仍是目前应用最为广泛的焊接方法,在整个焊接应用中占主导地位。但随着我国汽车制造、压缩机、低压电器、家用电器、五金加工等行业的快速发展以及应用领域的不断拓展,大量的零部件及新的结构件需要由精确控制的电阻焊接设备进行焊接,电阻焊接设备将越加受到广泛的重视。

2、我国电阻焊接设备行业概况

我国的电阻焊接技术经历了工频交流、三相直流、电容储能、中频逆变的发展过程。传统的工频交流电阻焊接设备采用晶闸管控制器,除了在价格上有一定的优势外,对于高质量要求的领域无法实现理想的焊接稳定性。90 年代中后期,中频逆变焊接技术在欧洲兴起。与传统的工频交流电阻焊接设备相比,中频逆变电阻焊接设备具有输出功率大、变压器体积小、质量轻、动态响应速度快、控制精度高、焊接电流脉动小、三相电网平衡、功率因数高等优点,在现代工业生产中得到了逐步应用和推广。由于中频逆变焊接技术的优异特性,2000 年初我国的中频逆变电阻焊接技术开始开发,并发展迅猛,目前我国的中频逆变焊接技术各方面性能已经和国外技术相近。随着中频逆变电阻焊接技术的不断进步,必将带来设备的稳定和成本的降低,取代传统的工频交流电阻焊接设备将成为必然。目前,我国电焊机行业生产厂家已有近千家,其中不乏年产值亿元以上的生产企业。

3、行业发展趋势

未来我国电阻焊接设备行业将朝着环保、高效化、小型化、智能化、自动化、专用化等方向发展:

(1)电阻焊接设备环保化、高效化

随着国家大力倡导节能减排,中频逆变技术由于节能效果显著得到快速发展。与传统单相交流电阻焊机相比,中频逆变技术的节能效果包括:电流不过零,提高加热效率,减小热影响区,次级没有交互磁场产生的感抗;焊接过程缩短,电极寿命提高了 30%-50%,无功消耗减少,焊接时间可以以毫秒计算,避免了不必要的加热;电网输入电流减少 2.7 倍,使用较细的电缆,减少了路损及电源的输入功率;功率因素提高至 90%以上,不需要外加电容柜补偿功率因素;变压器尺寸减少 60%,减少了铁损的无功损耗;运用于机器人焊钳可以减少焊枪重量,用于较小的机器人;综合节能达到 25%-30%。目前我国的逆变焊割设备的占比与世界平均水平相比仍然偏低。在我国产业政策推动下,逆变焊接设备增长速度远远高于传统焊接设备,其占比将进一步扩大。

(2)电阻焊接设备的智能化、自动化

电阻焊接工艺作为制造过程中最后的关键工艺,随着制造业对焊接精度、质量、效率要求的提高,各类电阻焊接设备的构成将从以 PLC 为核心的开关量编组控制过渡到以各类工业现场总线为基础的分布式控制。采用数字化控制技术的焊接电源,已经不再是单纯的焊接能量提供源,同时还具有数字操作系统平台、焊接参数动态自适应调整、过程稳定质量评定、保护及自诊断提示、生产质量管理等功能,焊接工艺智能化及专家系统将开始广泛使用。如根据不同的材质、材料厚度、在设定的焊接工艺条件下可自动生成焊接工艺。随着系统集成技术水平的进一步提高,将使电阻焊微机控制在线实时质量监控、智能化及专家系统、柔性化、自动化电阻焊成套设备、电阻焊机器人等成为重要的研究内容和专业生产方向。

(3)电阻焊接设备的专用化

专用电阻焊接设备是为了满足某一特定的生产目的而专门研制的电阻焊机的总称。由于专用电阻焊机可以把优质的焊接工艺与电阻焊本身所具有的易于机械化和自动化等优点有机地结合在一起,充分发挥各自的长处,以达到提高焊接质量和劳动生产率的效果。在欧、美、日等发达工业国家,特别在德国,由于其国内的劳动力成本较高,同时更为了提高劳动生产率和焊接质量,各种电阻焊接专机应用达到了很高的比例。反观我国的电阻焊机市场,电阻焊机占整个电焊机市场的份额仅为 10%左右, 2 而其中电阻焊专机所占的比例则更小。随着我国电阻焊接技术的不断进步和应用领域的不断拓展,未来各种专用电阻焊机将会得到广泛地应用,各类电阻焊专机将在我国拥有广阔的发展前景。

4、行业的主要障碍

(1)手机版客户壁垒

电阻焊接设备作为金属加工的基础设备,其性能、可靠性极大影响用户的焊接质量与焊接效率。手机版客户希望厂家提供的产品保持高可靠性、高稳定性、低故障率,对后续服务与技术支持提出了较高的要求。因此,手机版客户在选择供应商时十分谨慎,这需要企业依托自身产品品质和服务获得手机版客户的认可。同时行业内现有厂家经过多年经营,已建立较为成熟的销售渠道,与手机版客户建立了稳定的长期合作关系,拥有相对稳定的手机版客户群体。手机版客户出于安全、保密及更换成本等考虑,一般不会轻易更换供应商,新进入者很难在短期内培养出自己稳定的手机版客户群。

(2)技术积累和行业经验壁垒

电阻焊接设备行业是一个集机械、电子、材料、计算机等现代科技多学科互相交融的知识密集型的高新技术行业,涉及电力电子技术、半导体技术、控制技术、焊接工艺技术等众多技术门类。随着我国电阻焊接技术水平的提高,对进入电阻焊接设备行业的企业提出了更高的技术要求,如电阻焊微机控制在线实时质量监控、智能化及专家系统、柔性化、自动化电阻焊成套设备、电阻焊机器人、电阻焊机的软开关技术等。新的企业进入本行业,需要不断克服技术上的障碍。

同时企业要准确理解行业用户需求,在研发、生产实践中,通过长期不断尝试、改进,才能逐渐掌握功率逆变、功率控制、系统集成等关键技术,并在共性需求分析的基础上开发出适合不同行业手机版客户需要的专业产品及应用系统,行业经验已成为行业新进企业面临的壁垒之一。

(3)制造工艺壁垒

现代焊接融合了电路设计、控制技术、焊接工艺、焊接生产过程控制及机械自动化、数字化等诸多技术,焊接设备的制造工艺复杂。现有的优势企业通过多年积累,拥有丰富的实践经验、专利技术和专有技术。大量中小企业因无法解决焊接技术瓶颈,产品一致性差、产品性能不稳定、焊接质量差,产品很难进入主流市场。同时,行业的技术革新步伐不断加快,新技术、新工艺不断出现并运用于生产,尤其在高端焊机产品领域。目前,只有行业内的优秀企业具有较强的自主创新能力,可以根据不断变化的市场和手机版客户的特种需求,快速开发出高性能、低能耗、环保耐用、自动化程度高、满足手机版客户独特需求的新产品,并率先占领市场,对新进入者或潜在进入者构成较高的制造工艺壁垒。

(4)资金壁垒

智能化、自动化电阻焊接设备生产技术比较复杂,随着技术进步,手机版客户对逆变、专用、成套设备的技术性能要求越来越高。企业要准确理解行业用户需求,并在共性需求分析的基础上研发出适合手机版客户需要的专业产品及应用系统,这要求电阻焊接设备制造企业具备较强的研发和工艺设计能力,开发切合不同焊接需求的产品,为手机版客户提供多系列产品。因此企业需要在研发设施、检测设备及人员储备、生产工艺设备、厂房等方面进行大量的资金投入。同时企业对电阻焊接专机、成套设备一般采用订单生产,生产周期较长,需要垫付部分流动资金。本行业有着较高的资金壁垒。

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