今年是《ASSEMBLY》杂志创办50周年。自20世纪50年代末出版以来，我们深入报道了影响广泛的焊接世界的关键趋势、问题和挑战。让我们来看看焊接技术在过去50年里发生了怎样的变化。

今年是《ASSEMBLY》杂志创办50周年。自20世纪50年代末出版以来，我们深入报道了影响广泛的焊接世界的关键趋势、问题和挑战。ASSEMBLY为这一传统感到自豪，在未来，我们将继续成为世界领先的焊接技术资源之一。

我们最近邀请了一组专家分享他们对工业焊接的过去、现在和未来的看法。与会者包括 哈维卡斯纳 ，爱迪生焊接研究所（EWI，哥伦布，俄亥俄州）电弧焊接技术负责人； 珍妮特迪瓦恩 ，Sonobond超声波公司总裁（宾夕法尼亚州西切斯特）； 肯·霍尔特 Herrmann Ultrasonics Inc. (Bartlett, IL)应用经理; 罗希特·卡诺卡尔 ， Applied Manufacturing Technologies Inc. (Orion, MI)高级工程师; 罗杰马丁 他是布兰森超声波公司(Branson Ultrasonics Corp.)的销售副总裁;和 迈克·夏普 ，FANUC Robotics America Inc.（密歇根州罗切斯特山）的材料主管。

装配： 在过去的50年里，焊接发生了怎样的变化？

CASTNER公司： 与50年前相比，2007年的焊接和材料连接更加自动化、多产和安全。在1957年，没有激光，没有微处理器，没有互联网，没有工业机器人，也没有现在可用的先进材料。

在过去的50年里，使用电弧焊工艺的生产率显著提高。手工保护金属电弧焊工艺是1957年使用最广泛的电弧焊工艺，因为气体金属电弧焊和药芯电弧焊(1957年专利)还处于起步阶段。如今，半自动气体金属电弧焊和药芯电弧焊工艺在生产上的应用要比手工保护金属电弧焊工艺广泛得多。由于增加了沉积速率和操作人员因素，与手工保护金属电弧焊相比，这些工艺可以使生产率提高一倍。

电子束焊接、摩擦焊、等离子弧焊、搅拌摩擦焊、爆炸焊和激光束焊接等新工艺增加了可焊接材料和部件的范围。这些过程大部分是完全自动化和计算机控制的，使它们具有很高的生产力。所有这些工艺都是1957年以来的新工艺。

电子束焊接能够在钛和超高强度钢等材料中产生具有优异性能的单道次焊缝，这使得它能够在飞机结构和喷气发动机制造中得到应用。建造于20世纪60年代的B-70轰炸机是使用电子束焊接的一个早期例子。如今，美国空军的F22战斗机和商用飞机一样，都采用了焊接结构。激光技术已被应用于各种材料和产品的切割和连接的质量和生产率，从电子和医疗设备到汽车和航空航天部件。

如今，工业机器人和计算机控制的自动化焊接系统被广泛用于从航空航天到重型制造业的焊接操作，以提高焊接操作的质量和生产率。1961年，工业机器人首次应用于制造业的物料处理，后来被应用于汽车行业的点焊枪定位。1957年，点焊枪被人工定位。如今，它们是由全自动生产线上的机器人操纵的。这降低了劳动力成本，大大提高了生产率。

在20世纪70年代末和80年代初，电弧焊的应用技术得到了发展。计算机、先进的通信技术和互联网提高了焊接行业交换信息、进行先进建模和更快、更经济地控制自动化设施的能力。

集成固态电路、微处理器、激光视觉系统以及数据存储和传输方面的进步，都是1957年以来发展起来的。他们提高了焊接电源、可编程自动化系统和检测设备的能力，这些设备提供了当今最先进的焊接技术。这种技术被用于制造飞机发动机、海军舰艇的核动力、先进的军用和商用飞机、海上石油生产和许多消费品。

材料的发展，以及我们对材料性能的理解，以及应用计算机分析和模型的能力，提高了消费品，以及结构和机械的性能，延长了寿命，降低了成本。当然，太空计划、核武器、核能和先进的飞机也促进了先进材料和工艺的发展。这包括高强度的钛和铝合金，以及复合材料和塑料材料。其中一个例子是使用可变极性等离子弧焊来连接航天飞机项目中使用的液氧和氢燃料罐。

迪瓦恩: 在过去的半个世纪里，超声波学在两个方面发生了重大的变化。首先，它在涉及的电子和控制方面发生了变化。第二，它现在被用于许多新的行业和应用。

除了在重量和尺寸方面的明显改进外，该领域还通过诸如自动调整、时间、能量或距离的微处理器控制以及SPC存储或焊接数据的能力等其他改进发生了巨大变化。早期的设备使用磁致伸缩传感器(转换器)。如今，传感器使用的是压电晶体。这些更稳定，更容易电子驾驶。超声波焊接的成本效益也通过更好的控制和更少的依赖于焊接单位的操作人员的技能得到了提高。

比50年前有了更多的材料和应用，这些材料和应用已经被用于超声波焊接。因此，使用超声波焊接的各种行业得到了飞跃式的发展。

霍尔特: 随着塑料原材料和塑料制品的接受度、集成度和工程理论与实践的提高，超声波焊接的应用呈指数级增长。

随着对不同形状和尺寸的超声电极的声学特性的了解，超声焊接的灵活性得到了扩展。这已转化为越来越多的过程中使用的各个部分。超声波探头的设计和制造已经发展到允许在更大、复杂和高度弯曲的表面上使用超声波。例如，最初小的扁平零件是焊接的。目前，高度弯曲的零件是标准[与此同时，工业设计也在不断发展和成熟。

超声波焊接工艺的高吞吐量不仅是由于该机械在电子、气动和机械方面的进步，而且在很大程度上也得益于配套技术的进步，如机器人技术、PLC编程、传感器技术和泄漏检测。

组装机的设计已经发展到超过超声波焊接寿命的高度。与所有其他类型的装配机技术存在着一种共生关系。

实验设计(DOE)的发展使得工业装配，特别是在医疗领域，更加强大。这些技术将对流程的理解提高到了更高的层次。随着这种情况的发生，机器制造商已经用更好的I/O设备和通用技术来应对。

不同频率输出发生器和转换器的发展允许使用不同尺寸的超声波部件。最初,20 khz。设备只能使用与手大小或更小的部件，但可能对较小的部件太激进。高频率设备，如35和40千赫。设备，允许超声波焊接技术用于非常小，精密的零件。在光谱的另一端，15kHz。设备允许加工更大的零件。

KHANOLKAR: 点焊已经成为制造工厂的主要组装操作之一，在那里金属板组装在一起。这样做的主要原因是工艺简单，廉价和标准的设备种类繁多，以及使用机器人来执行精确和可靠的焊接工艺。

在过去的50年里，由于机器人的使用和焊接设备的改进，焊接技术有了很大的进步。由于对金属成分和强度有了更好的了解，焊接参数（如保持时间和挤压时间）也得到了改善。从复杂的汽车车身到简单的铲斗，金属物体的设计和制造都采用了生产工艺最前沿的焊接技术。

马丁: 自40多年前第一个超声波焊接专利颁发以来，其基本原理一直保持不变。发生变化的是，过程控制的水平使超声波成为制造界更理想的组装工艺。超声波作为一种组装方法，如今经常被纳入产品设计中。

工程师们更愿意为工艺设计，甚至专门为超声波应用设计焊缝。此外，超声波设备已变得更加灵活和响应行业的需求。随着客户需求的变化，电源、频率和工装设计（尤其是有限元分析设计的可用性）等方面的内容多年来都发生了变化。现在许多产品是用以前用其他材料制成的塑料制成的。

夏普： 战后，由于战争时间的积累，引进了许多新工艺。其中许多直接转移到汽车行业的生产线，包括改进的连接方法，如MIG/MAG焊接。尽管其中许多仍然是手动操作的机器，但上世纪60年代机器人的出现带来了向自动化生产线的转变。

由于电动马达本身比液压马达更可靠，维护成本也降低了。应用程序编程工具，如圆周运动和协调运动(机器人和定位器的同时控制)，在早期机器人的黎明闻所未闻。程序员必须巧妙地设计机器人，以实现理想的焊接路径。很多时候，它们没有被有效地应用，导致安装失败。这并不是说早期的机器人开发者没有知识或远见。当时技术还不成熟。

今天，随着计算机处理能力的提高和数字伺服系统的出现，时代已经发生了变化。机器人现在相当智能，速度和可靠性无与伦比。自主控制和对故障条件作出反应是常态，机器人能够做出决策，以保持生产运行。具有数字控制的高可靠性交流伺服电机允许机器人对环境变化做出反应，如手臂负载、手臂姿态和碰撞，从而实现最大吞吐量和正常运行时间。

高性能的加速控制减少了非价值的气切时间(当你不焊接时，你不生产)，监控焊接质量的例行程序现在内置。制造商在机器人中设计了弧焊等应用流程，包括弧焊电源和送丝器的焊接网络控制。此外，机器人手臂内部的外围设备已被同质化，通过手臂火炬电缆机器人提供了易于编程、改善零件可访问性和更长的维护间隔。

控制30到40个轴在机器人制造商中很常见，因为计算能力和内存的成本允许从一个CPU和教链控制4个机器人手臂。其结果是，通过简化编程，节省了集成成本，增加了弧密度(每个部件可以紧密协调更多的机器人和弧)。视觉(现在集成在机器人控制器中)也可以在连接之前快速定位错误的零件，节省模具成本并提高质量。

机器人控制器已经被移植到PC上，这样用户就可以在桌面控制一个虚拟弧焊机器人。完美的工作角度和移动角度可以编程，只需点击几下鼠标，减少了对熟练的焊接程序员的要求。再加上通过臂式火炬电缆机器人，用户可以快速离线创建路径，然后下载并在实际机器上运行它们，最大限度地延长机器人的运行时间。