Teknologi pengelasan masa depan

Saat ini, pengelasan telah menjadi teknologi terintegrasi baru. Dengan semakin pentingnya peran teknologi pengelasan dalam perekonomian nasional, tingkat kemajuanteknologi pengelasanTelah menjadi simbol penting dari kemajuan industri nasional, oleh karena itu, secara aktif dikembangkan seperangkat lengkap peralatan pengelasan, teknologi kecerdasan buatan, teknologi pengolahan informasi, teknologi digital pengendalian daya pengelasan, teknologi cerdas pengendalian kualitas pengelasan, dan proses produksi pengelasan.teknologi pengelasan robotOleh karena itu, pengembangan untuk memenuhi kebutuhan material pengelasan modern yang sesuai dengan kebutuhan produksi tentu akan memainkan peran penting dalam membangun negara yang inovatif dan hemat energi.

Pertama, tren perkembangan teknologi pengelasan dalam dan luar negeri saat ini.

Pengelasan merupakan teknologi dasar yang penting, dan perkembangannya bergantung pada perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern. Teknologi pengelasan baru memiliki sejarah seratus tahun, tetapi perkembangannya sangat pesat. Sejak abad ke-20, terutama dalam dua atau tiga dekade terakhir, dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang belum pernah terjadi sebelumnya, berbagai teknologi pengelasan baru telah muncul tanpa henti, dan pencapaian baru dalam ilmu pengetahuan dan teknologi modern seperti fisika plasma, berkas elektron, sinar inframerah, vakum, ultrasonik, akustik, mikroelektronika, dll. telah banyak digunakan dalam pengelasan. Penerapan teknologi baru telah meletakkan dasar bagi perkembangan teknologi pengelasan, meningkatkan kemampuan teknologi pengelasan, dan memperluas cakupan aplikasi teknologi pengelasan. Saat ini, telah terbentuk puluhan metode pengelasan dengan karakteristik yang berbeda. Teknologi pengelasan telah banyak digunakan di bidang energi, transportasi, industri kimia, permesinan, peralatan khusus, elektronik, kedirgantaraan, perminyakan, dan banyak bidang lainnya. Dapat dikatakan bahwa pencapaian baru ilmu pengetahuan dan teknologi modern semakin merambah bidang pengelasan, dan mendorong perkembangan pesat teknologi pengelasan modern.

(A) perkembanganperalatan pengelasandan metode pengelasan

Dalam beberapa dekade terakhir, dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang pesat, peralatan pengelasan dan metode pengelasan juga telah berkembang pesat. Saat ini, karakteristik luar negeri yang menonjol adalah presisi tinggi, kualitas tinggi, keandalan tinggi, digital, kontrol cerdas, skala besar, terintegrasi, dan multifungsi. Baik dari perspektif komposisi produksi maupun pengembangan teknologi, industri dalam negeri berkembang ke arah pengelasan yang efisien, otomatis, cerdas, hemat energi, dan ramah lingkungan. Peralatan pengelasan busur di Tiongkok secara bertahap mendekati level domestik, menyesuaikan struktur produk, meningkatkan mutu produk, dan harus giat mengembangkan catu daya pengelasan inverter dan mesin pengelasan otomatis dan semi-otomatis, terutama mesin pengelasan karbon dioksida yang efisien dan hemat energi; teknologi pengelasan resistansi dengan daya menengah dan tinggi sebagai konten penelitian dan arah pengembangan utama; teknologi kompatibilitas elektromagnetik akan dipopulerkan dalam peralatan pengelasan.industri peralatan pengelasanDalam kebutuhan mendesak akan produk ramah lingkungan dan hemat energi; teknologi dan peralatan pengelasan otomatis berkembang dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya, proyek Bendungan Tiga Ngarai, proyek transmisi gas barat-timur, teknik kedirgantaraan, teknik kelautan, dan pengembangan teknik dasar skala besar nasional lainnya, serta kebangkitan industri otomotif domestik, telah secara efektif mendorong pengembangan dan kemajuan teknologi pengelasan canggih, terutama teknologi otomatisasi pengelasan; robot pengelasan dan pengelasan cerdas juga akan dikembangkan secara tepat di bidang-bidang tertentu dan digunakan secara luas; permintaan akan peralatan pengelasan khusus yang lengkap semakin meningkat, jangkauan aplikasinya semakin luas, persyaratan kinerja teknis semakin tinggi, peralatan untuk memenuhi proses baru yang efisien akan semakin matang dan populer, perusahaan manufaktur peralatan domestik perlu membuat terobosan baru dalam peralatan pengelasan khusus dan lengkap.

(2) Pengembangan bahan pengelasan

Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta inovasi berkelanjutan dalam material industri, munculnya material baru telah menghadirkan tantangan dan tuntutan baru bagi teknologi pengelasan. Misalnya, penerapan baja berkekuatan tinggi, paduan aluminium, paduan berbasis nikel, dan material lainnya telah secara luas mendorong perkembangan teknologi pengelasan. Metode pengelasan tradisional mungkin memiliki beberapa masalah ketika berurusan dengan material baru ini, seperti deformasi pengelasan, retak, dan sebagainya. Oleh karena itu, pengembangan proses dan teknologi pengelasan baru untuk meningkatkan kualitas dan keandalan sambungan las telah menjadi arah penting dari perkembangan teknologi pengelasan saat ini. Saat ini, produksi material pengelasan di Tiongkok adalah yang pertama di dunia, tetapi dalam struktur material pengelasan dan negara-negara industri maju, kesenjangannya sangat jelas. Untuk beradaptasi dengan tren produksi pengelasan menuju efisiensi tinggi, kualitas tinggi, biaya rendah, dan otomatisasi, negara-negara maju seperti Amerika Serikat dan Jepang terus menyesuaikan struktur produk material pengelasan. Pada pertengahan tahun 1980-an, negara-negara maju asing menguasai sekitar 50% dari proporsi bahan pengelasan. Pada awal abad ke-21, di Eropa, Amerika Utara, dan Jepang, proporsi batang las kurang dari 20%. Artinya, pengelasan otomatis dan semi-otomatis di negara-negara maju saat ini telah mencakup lebih dari 80% dari seluruh beban kerja pengelasan. Dari perkembangan bahan pengelasan di negara-negara dan wilayah maju seperti Amerika Serikat, Jepang, dan Eropa Barat, pengurangan batang las untuk pengelasan busur manual dan peningkatan terus-menerus bahan pengelasan otomatis merupakan tren perkembangan yang tak terhindarkan. Oleh karena itu, sangat mendesak untuk mengembangkan dan memproduksi kawat inti obat pelindung diri dan pelapis permukaan di negara kita. Adapun kawat bebas tembaga yang diperkenalkan oleh produsen dalam dan luar negeri, sebaiknya disebut kawat berlapis khusus, karena komponen pelapis dan metode perawatan permukaan yang berbeda dari berbagai produsen, kinerja kawat juga berbeda. Proses pelapisan dan perawatan permukaan yang sangat baik tidak hanya berperan sebagai pencegahan karat dan pelumasan, tetapi juga tidak menghasilkan debu tembaga selama pengelasan, dan dapat meningkatkan stabilitas busur kawat las serta mengurangi percikan las. Saat ini, produsen dalam dan luar negeri masih terus menyempurnakan proses pelapisan dan perawatan permukaan kawat ini. Diharapkan kawat ini dan mesin las inverter digital dapat mengontrol transisi busur secara akurat, sehingga dapat mencapai pengelasan CO2 arus tinggi dengan efisiensi tinggi dan percikan rendah, yang setara dengan efek proses pengelasan kawat inti fluks, dan merupakan arah pengembangan di masa depan.

(3) Metode pengelasan baru, peralatan pengelasan dan bahan pengelasan di masa depan

Di satu sisi, kita harus mengembangkan metode pengelasan, peralatan pengelasan, dan material pengelasan baru untuk lebih meningkatkan kualitas dan keandalan keselamatan pengelasan, seperti meningkatkan energi pengelasan yang ada seperti busur, busur plasma, sinar elektron, laser, dan lainnya, menggunakan teknologi elektronik dan teknologi kontrol untuk meningkatkan kinerja proses busur, dan mengembangkan metode pelacakan busur yang andal dan ringan; di sisi lain, perlu untuk meningkatkan tingkat mekanisasi dan otomatisasi pengelasan, seperti mesin pengelasan yang mencapai kontrol program, kontrol digital, pengembangan mesin pengelasan khusus dari proses persiapan, pengelasan hingga kontrol kualitas otomatisasi seluruh proses, dalam lini produksi pengelasan otomatis, promosi dan perluasan robot pengelasan CNC dan robot pengelasan, dapat meningkatkan tingkat produksi pengelasan, meningkatkan kondisi kesehatan dan keselamatan pengelasan. Di abad ke-21, menghadapi tujuan besar pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di negara kita, menghadapi kesenjangan besar antara teknologi pengelasan kita dan negara-negara asing, yang menuntut persyaratan yang lebih tinggi bagi pekerja pengelasan, maka kita harus menggunakan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, dan berupaya untuk mendorong kemajuan dan pengembangan teknologi pengelasan.

II. Prospek teknologi pengelasan di masa depan

Pada tahun 2025, teknologi pengelasan telah sepenuhnya terintegrasi ke dalam ekosistem industri 4.0, menunjukkan tiga fitur inti yaitu‌“Penggerak cerdas, integrasi presisi, ramah lingkungan dan berkelanjutan”‌.

‌penetrasi cerdas‌Tingkat penetrasi pasar robot pengelasan industri global mencapai 67%, dan biaya sistem pengelasan AI menurun sebesar 40%.

Inovasi material‌Proses pengelasan heterogen mencakup 90% skenario manufaktur ringan.

Tujuan netral karbon‌Tingkat penetrasi mesin las hidrogen melebihi 30%, dan intensitas emisi karbon dari pengelasan akan berkurang sebesar 55% dibandingkan dengan tahun 2020.

(A) Arah terobosan inti teknologi pengelasan masa depan

Seiring dengan perkembangan manufaktur ke arah yang lebih canggih dan cerdas, teknologi pengelasan memasuki arah terobosan inti berikut ini.‌

‌1. Sistem pengelasan cerdas‌

‌Pengelasan adaptif AI‌: ‌Sistem pengelasan berbasis AI‌Identifikasi pengelasan dan optimasi parameter berdasarkan pembelajaran mendalam untuk mewujudkan pemantauan kualitas waktu nyata dan peringatan cacat.

· Robot pengelasan adaptif dapat secara dinamis menyesuaikan jalur dan masukan energi untuk mengatasi kondisi kerja yang kompleks (seperti pengelasan permukaan pesawat ruang angkasa). Robot pengelasan yang dilengkapi dengan jaringan saraf dapat menganalisis deformasi termal material secara real-time dan secara dinamis menyesuaikan parameter pengelasan (seperti pengelasan kabin paduan titanium pesawat ruang angkasa). Tingkat deteksi cacat meningkat hingga 99,5%, dan efisiensi pengelasan meningkat sebesar 50%.

‌Pabrik kembaran digital‌Teknologi simulasi virtual mengurangi siklus pengembangan proses pengelasan hingga 70% (Studi Kasus: Optimalisasi proses pengelasan paket baterai Tesla 4680). Simulasi virtual digunakan untuk memprediksi deformasi pengelasan dan mengurangi biaya coba-coba. Mendukung kendali jarak jauh 5G untuk operasi di lingkungan berisiko tinggi (seperti pemeliharaan pembangkit listrik tenaga nuklir).

‌2. Teknologi energi presisi tinggi‌

Pengelasan laser ultra cepat‌Pengelasan laser femtosekon mencapai akurasi tingkat mikron untuk pengemasan chip dan perangkat medis mikro seperti pengelasan kawat alat pacu jantung.

Pengelasan komposit busur laser‌: Menggabungkan presisi tinggi laser dan penetrasi tinggi busur, digunakan untuk pengemasan baterai kendaraan energi baru.

·‌Pengelasan vakum berkas elektron: untuk mencapai penyambungan tanpa polusi pada paduan titanium dan bahan pengelasan sulit lainnya, yang digunakan dalam pembuatan perangkat medis.

Peningkatan Transisi Logam Dingin (CMT)‌: Input panas dikurangi hingga 20% dari MIG tradisional, cocok untuk pengelasan bodi paduan aluminium litium (seri BMW i7).

‌3. Pengelasan di luar angkasa dan laut dalam‌

Fabrikasi pangkalan bulan di tempat‌NASA menggunakan teknologi pengelasan berkas elektron vakum untuk mengelas struktur logam secara langsung dengan ilmenit di tanah bulan.

Perbaikan pipa laut dalam‌Kedalaman tekanan robot pengelasan bawah air melebihi 6.000 meter (Proyek Lapangan Minyak dan Gas Laut Cina Selatan CNOOC).

4. ‌terobosan kompatibilitas material‌

Sambungan material yang berbeda‌

· Mengembangkan teknologi sambungan aluminium/baja, keramik/logam, dan teknologi sambungan hibrida lainnya untuk mendorong desain struktur yang ringan (seperti pengurangan berat pesawat terbang).

· pengelasan komposit‌

· Pengelasan ultrasonik plastik yang diperkuat serat karbon (CFRP), untuk mengatasi masalah kekuatan yang tidak mencukupi dari proses pengikatan tradisional.

5. Peningkatan berkelanjutan‌mesin las hidrogen‌: Menggantikan pemotongan asetilen tradisional, mencapai emisi karbon nol. Sistem pemurnian asap pengelasan‌: inti nano-filter + kontrol risiko AI, menangkap 99,9% partikel berbahaya.

(3) Data kunci teknologi pengelasan masa depan dan perkiraan pasar‌

Peralatan pengelasan busur, termasuk mesin las, catu daya, dan aksesori lainnya, mencakup sekitar setengah dari seluruh peralatan pengelasan dan diperkirakan akan tumbuh dengan laju tahunan sebesar 6%. Peralatan pengelasan resistansi, termasuk mesin las, transformator, pengontrol, dan komponen juga akan tumbuh dengan laju pertumbuhan yang tinggi. Pengelasan gas dan pemotongan gas diperkirakan akan memiliki laju pertumbuhan yang lebih rendah. Peralatan pengelasan lainnya, seperti pengelasan stud, pengelasan laser, pengelasan gesekan, pengelasan sinar elektron, dan peralatan pengelasan ultrasonik akan tumbuh dengan laju yang lebih cepat. Peralatan pengelasan robotik akan tumbuh dengan laju yang sangat tinggi, dan tingkat impornya akan meningkat lebih banyak lagi, karena sebagian besar peralatan pengelasan diproduksi di luar Amerika Serikat. Karena Amerika Serikat adalah negara produsen peralatan pengelasan dan pemotongan terbesar di dunia, ekspor peralatan pengelasan dan pemotongan akan terus menguat. Ada dua kategori logam pengisi pengelasan; batang dan kawat las. Jumlah elektroda akan menurun dari tahun ke tahun, sementara jumlah kawat, termasuk kawat padat dan kawat inti fluks, akan meningkat dari tahun ke tahun. Ini adalah tren perkembangan yang tidak dapat diubah.

Ukuran pasar‌Pasar teknologi pengelasan global adalah‌218 miliar dolar AS‌(2025), dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 9,3%.

Proporsi teknologi‌:

· Pengelasan laser: 32%

· Sistem pengelasan cerdas: 28%

· Teknologi pengelasan ramah lingkungan: 25%

· Pertumbuhan regional‌Kawasan Asia-Pasifik menyumbang 45% dari peningkatan tersebut, dan China mendominasi rantai pasokan peralatan pengelasan energi baru dan semikonduktor.

· (4) Tantangan dan prospek teknologi pengelasan masa depan

‌‌Tantangan‌:

Keandalan pengelasan di lingkungan ekstrem (seperti reaktor fusi suhu ultra tinggi).

· Standardisasi proses pengelasan skala nano (penumpukan chip 3D).

· Visi untuk tahun 2030:

· Teknologi pengelasan kuantum: penggunaan prinsip keterikatan kuantum untuk mencapai pengikatan material pada tingkat atom.

· Biowelding: Penelitian dan pengembangan bahan solder suhu rendah yang dapat terurai secara hayati berdasarkan enzim biologis.

· (2) Bidang aplikasi industri teknologi pengelasan di masa depan

· Kendaraan energi baru

· Dirgantara

· Peralatan medis

· Arsitektur

· III. Ringkasan teknologi pengelasan masa depan

· Singkatnya, tren dan prospek perkembangan teknologi pengelasan sangat menarik. Dengan inovasi berkelanjutan pada material, peralatan, dan teknologi otomatisasi, teknologi pengelasan secara bertahap akan mencapai perkembangan yang efisien, berkualitas tinggi, dan cerdas. Hal ini akan memberikan lebih banyak peluang dan tantangan bagi perkembangan industri manufaktur. Namun, kita juga perlu melakukan penelitian dan eksplorasi mendalam, serta terus mendorong inovasi dan kemajuan teknologi pengelasan untuk memenuhi kebutuhan pasar yang terus berubah. Hanya dengan terus mengejar inovasi dan pengembangan, teknologi pengelasan dapat memainkan peran yang lebih penting di bidang industri masa depan. Teknologi pengelasan telah menembus batas-batas manufaktur tradisional dan menjadi pusat inovasi interdisipliner. Dalam dekade berikutnya, integrasinya dengan kecerdasan buatan, komputasi kuantum, dan bioteknologi akan membentuk kembali lanskap persaingan manufaktur kelas atas global.