美国焊接产业展望.docx

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美国焊接产业展望

呈报美国政府的建议

（美国焊接学会）

编者按：

《美国焊接产业展望》是美国焊接学会通报给中国机械工程学会焊接学会的“国家间行业发展战略交流文件”。

该《展望》是我们邀请有关专业人事对照英文原稿翻译修改而成的，其中有些内容由于译者的专业水准有限与原稿有些微小的差异。

该《展望》代表欧美等发达国家未来20年的焊接产业发展方向，我们以连载的形式推荐给广大焊接同仁，以便您了解国外未来焊接行业发展的总体态势。

为国内焊接生产企业、研究院所及焊接相关行业组织，提供一个参与国际焊接产业竞争、交流与合作的前瞻性指导意见。

——中国机械工程学会焊接学会秘书处

实施纲要

焊接在国家的主要制造业中是一种关键的材料连接技术。

在二十一世纪来临的前夕,焊接工业正在展望其未耒，并面临着2020年的机遇和挑战。

焊接,这种通过熔化两个工件表面而使其连成一体的技术,是一种精密、可靠、性价比高、技术含量很高的材料连接方法。

没有其它哪种技术被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接、并在其产品中添加如此多的附加值。

当代社会中绝大多数为人熟知的产品,无论是建筑、桥梁,还是车辆、计算机及医疗器械,离开焊接技术根本无法制造。

焊接己经超越了其本身简单的字面含义。

今天的焊接广泛地用于各种材料和产品,并采用了诸如激光、等离子电弧这些先进技术。

由于开发了连接异种材料和非金属材料的技术和在产品形状和设计方面有所创新的制造方法,焊接的未来充满着希望。

焊接工业由焊接技术的“使用者”和那些为焊接服务提供设备、材料、工艺及支持的公司、大学及其他机构组成。

焊接工业的所有下属机构应在2020年前寻求改进其运行方式,并可在本文中找到其感兴趣的东西。

在2020年之前,焊接工业将克服的主要挑战有:

○焊接将更好地集成到生产循环中,消除个别人的印象,即焊接是车间内顺利制造工序的障碍;

○焊工和焊接技术人员的培训将更加全面、科学;

○焊工的工作环境将更加诱人;

○焊接是制造过程“薄弱环节”的残余思想将得到消除;

○新材料的开发将带来相应的焊接性问题。

本文旨在为焊接工业满足未来制造业和建筑业需求提供关健要点。

焊接将更好地集成到整个制造过程中

一旦更完整地集成到产品的设计和制造循环中,焊接将在改进产品寿命循环成本、质量和可靠性方面发挥关健作用。

有多方面的“驱动力”有助于确定焊接未来有利地位的。

信息技术的应用将有助于开发“虚拟的制造工厂”。

在这里,设计、制造和检验技术可以在需要的环节上有机地与焊接技术集成。

明智的资本投入和焊接行业与其用户之间的沟通同样被认为是提高焊接竞争力非常有效的方法。

同样,在行业内对焊接操作新信息的共享将确保其贯穿于加工、制造和建筑行业中。

人力问题可能是最重要的

在焊接领域雇佣的工程师已经过多种学科的教育,而不是单一的焊接培训。

从事实际焊接工作的工人一般在工作中学得技能;通过学徒或职前的焊接培训只占很少部分。

按照人们现在对焊接的印象,它尚未反映出机械加工和自动化工业带来的最新进展,具有焊接能力的工人和在制造业中从事焊接工作人数的比率正在下降也就无所奇怪了。

但是,各个行业对人才都有需求,而且制造商希望吸引那些可以帮助其改进产品和生产的人们从事焊接工作。

工业界已经建立了一个促使人们对焊接、冶金和密切相关学科感兴趣的投资教育目标。

在所有层次培训的早期投入将会为工业界带来巨大的回报。

焊接接头的质量、可靠性和服役能力将改善

这是一个现实问题,也是一个期望的问题。

工业界必须学会如何保证焊缝达到“零缺陷”,并建立达到这一目标的可行方法。

焊接将（在工业界的思维中）由一门技艺改变为一门科学

这是另一个期望中的事情,而且这个话题还会在本文多次出现。

当然还有必要为制造工程师在焊接应用和控制方面提供更好的指南,这样才更容易取得合格的结果。

未来的材料将被设计成可焊的

作为焊接集成到制造循环整体的组成部分,未来的材料将是能效高、益于环境的,而带有计算机芯片的“智能型”材料将有助于构件在寿命循环的任何环节进行材料加工。

美国工业界将引导在制造业中推广焊接应用的其它技术的开发和创新。

提高材料加工在全球市场的竞争力

这已促使美国公司考虑新的制造及销售方法以吸引世界范围的用户。

在发达国家和发展中国家,如果社会上有需求,而且当地又具备合适的技术和人力资源,在焊接界开拓下大量的市场就会显现。

工业界将通过参加与政府、研究机构的合作研究项目获取新技术,但是发明和应用之间的时间必须大大地缩短。

在本报告的编制过程中,来自焊接团体各部门的25名高级管理人员和资深专家于1998年6月30日和7月1日会聚在国家标准研究所和马里兰盖斯堡技术中心,就焊接行业的未来展开了对话（参会者的名单及其单位见附件一）。

大家一起制订了焊接行业的长期商务计划,该计划指明如何满足2020年制造商、市场和社会的各种需求。

实际上,这些决策者们创立了美国焊接行业2020年的设想展望以及如何实现的战略。

本文展望了2020年的焊接行业,也是实施美国工业技术能源办公室有关改善焊接能效、环境、质量和生产率的初步计划。

下一阶段将为焊接行业制定一个发展指南,并由此衍生一个发展新技术的计划帮助实现本规划。

本文规划的目标是富有雄心的,也有一些困难要克服,但愿本文描述的途径能帮助美国焊接行业在进入下个世纪的时候保特具有竞争力的国际地位。

本文是工业界对这些挑战的回答,其目的是在未来的工业界为焊接技术获取更高地位。

战略目标

○成本/生产率/市场/应用

通过提供更佳的工艺选择指南,提高自动化及机器人的应用,减少废品率和返修率,将焊接平均成本降低1/3;焊接应用增加25%。

○加工技术

通过在工程和应用层面上将焊接集成到制造及建筑学科,强化焊接在制造和建筑操作中的使用。

○材料技术

按照新的材料开发焊接技术,使实际加工方法与工程应用相适应。

○质量技术

通过采用模拟、系统工艺选择和规范制定、无损检测技术,将焊接设为六西格玛质量环境的组成部分。

○教育及培训

提高各个层次焊接从业人员的基础知识,保证其能根据具体情况做出最佳的焊接工艺选择。

○能源和环境

通过改善生产效率（诸如:

减少预热、后热、使用先进的,热输入低的焊接工艺、避免焊接过热等）,节能50%。

焊接产业

焊接工业担负着应用最为广泛的材料连接加工职责。

焊接的定义：

焊接是一种通过对材料加热、加压（或两者）兼有的方式，产生一个局部接头的连接方法。

实际上，焊接熔化了两个物体的表面使其形成一个整体。

它包含了许多连接技术方法，如：

熔化焊、固相焊、胶接点焊、扩散焊、硬钎焊和软钎焊。

焊接的适用范围和影响

焊接可追朔至早期的金属加工年代，而且由于性能、成本、可靠性和安全方面的原因至今广为应用。

与其他连接方法（如：

铆接和螺栓连接）相比，焊接结构具有强度高、重量轻、成本低廉的优势。

连接金属、聚合材料、陶瓷、复合材料和工程材料的焊接方法已经多达100多种，这些种类繁多的焊接技术为被焊构件的设计提供了很大的柔性，也可以设计性价比优化的生产和操作。

焊接和连接技术普遍应用于工业及国防制造业，而且在制造过程中产生极高的附加值。

这种连接工艺一般出现在制造流程的后期，最典型的就是在组装的最终阶段，对结构的运行发挥着重要作用。

此外，零部件焊接这种近似于“近净成型加工”方式的出现，由于可以提高下道工序的生产效率，也增加了组装工艺的重要性。

由于焊接和连接技术经常被由于修复非焊接结构件及部件，所以在制造产品的修复和寿命延长方面，焊接和连接技术的作用更为重要。

当今焊接工业概况及构成

焊接工业包括：

使用焊接技术进行焊接操作的施工队伍；为施工队伍提供设备、产品、焊接材料及所需服务的焊接供应业；以及遍布国内外、依靠焊接和连接技术制造其产品的终端用户。

焊接施工队伍

组装操作占据着产品制造过程中劳资的相当比例。

鉴于焊接及连接作为组装技术的支配地位，美国制造业工人中相当大的比例与焊接有关。

美国劳资统计局颁布的《1996年度职业概揽手册》表明：

有45万美国人受雇为焊工、切割工和焊接操作工。

该手册还列出了25个其他行业（包括钢铁制造业、锅炉和管道安装）或职业（包括精密组装、修船业），在这些行业中，焊接不是被视为一种特殊的技能就是被整合进了整个操作过程中。

如果将这部分工人计算在内的话，焊接从业人员的数量将超过200万，占整个制造业工人总数的10%以上。

这些就业数据，虽然数量可观而且焊接对产品制造的作用明显，但仍未能直接反映焊接的整体影响。

还有一些人从事着与产品焊接相关的设计、工业及系统工程、工程应用及管理等方面的工作。

上述数据并没有包含这部分人员。

很明显，焊接是美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在。

制造业工人数量的变化很可能会导致焊接从业人员比例的改变。

据美国劳资统计局的资料，2006年制造业劳动力的比例可能从现在的14%减少至12%，将有35万人失业。

制造业期望保持其总产量不变的话，则整个制造业的生产率必须增加15%以上，方可达到这一目标。

从焊接的角度而言，意味着要在更大程度上依靠机械化焊接、自动焊和机器人焊接。

焊接供应业

大多数焊接器材是从“焊接供货商”处购买的，而这些供货商实际上就是最初的工业气体供货商。

这些业务的大部分为工业气体生产商（如：

Praxair、AGA、AirProducts）或迅速发展起来的供货商联盟（如：

Airgas）所掌握。

他们最初的注意力在机械加工行业，这些供货商几乎没有经过培训的技术人员来帮助其用户选择满足需求的最佳工艺，或及时解决他们的技术问题。

所以，中、小型的制造企业几乎无法得到专家的直接帮助，他们所采用的许多焊接工艺都不是最佳的，得到的代价自然是高成本、低质量。

（最近一些供货商已经认识到缺少技术专家使得他们在用户的眼中看起来象是一般的商人，正采取行动改进其服务。

）

用于各种焊接方法的机器、焊接材料和配件由10来个大公司生产并提供，这些大公司的年销售额超过了1亿美元。

数百家比这些大公司规模小很多的小公司则专门制造焊枪、焊工面罩、锤子、打号机、焊接屏幕、特种焊剂等等。

其销售额随美国工业所消耗的金属量变化，在过去几年里，这些颁布的数据多有起伏。

但是最近的销售额基本呈上升趋势，表2-1所示的是92年至95年的数据。

表2-1焊接相关产业的销售额

产品

销售额（百万美元）

SIC

明细

95年

94年

93年

92年

35481

电弧焊机

1311.9

1135.3

1051.9

886.1

35482

焊条

872.4

852.0

682.8

631.7

35483

电阻焊机

385.9

380.3

664.7

280.6

35484

气焊/切割机具

248.7

241.0

281.7

252.8

35485

其他焊接设备、部件

394.1

345.9

211.6

242.6

35480

其他设备

87.8

89.1

153.7

97.1

3548

焊接设备总计

3300.8

3042.6

3046.4

2390.9

年增长率

8.5%

-0.1%

27.4%

92-95年期间总增长率

38.1%

数据来源：

美国统计局1995年制造业年报

这些数据并未包括下列产品：

占年度销售设备一半以上的自动焊机、弧焊和点焊机器人及辅属设备；