主办单位:中国焊接协会 中国机械工程学会焊接学会
总        期:第134
期 2006第11期
发行份数:17430份(2006/6/30)
编         辑:晓  晔       瑷  珉  

 

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我会张彦敏荣获第四届“中国科协先进工作者”称号 


      
为表彰先进,进一步激励科协系统广大干部职工投身科协事业,为建设创新型国家、构建社会主义和谐社会做出新贡献,经中国科协批准,决定授予中国机械工程学会焊接分会总干事张彦敏等124人“第四届中国科协先进工作者”荣誉称号,并在中国科协第七次全国代表大会闭幕式上进行颁奖表彰。

(中国机械工程学会工作总部)


中国科协第七次全国代表大会在北京召开 



    中国科学技术协会第七次全国代表大会于2006年5月23~26日在北京隆重召开。
    大会是继今年年初党中央、国务院召开全国科学技术大会之后,我国科技界的又一次历史性盛会,对于团结动员全国科技工作者,以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,全面落实科学发展观,为增强自主创新能力、提高全民科学素质、建设创新型国家建功立业,具有十分重要的意义。 
    大会的中心任务是:团结和动员广大科技工作者,高举邓小平理论和“三个代表”重要思想伟大旗帜,牢固树立和全面落实科学发展观,努力实施科教兴国战略、人才强国战略和可持续发展战略,为实现“十一五”规划、建设创新型国家、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会而奋斗。
    大会的主要议程是:听取和审议中国科协第六届全国委员会工作报告;修改《中国科学技术协会章程》;讨论《关于动员和组织广大科技工作者为建设创新型国家做出新贡献的若干意见》;选举中国科协新一届领导机构。 
  来自各全国性学会、各省区市科协、解放军以及港澳台地区的1200名代表、113名特邀代表和188名列席代表出席会议。
    我会宋天虎、屈贤明、石治平、王至尧、王瑞刚、赵凤成、吴锡兴、汝宜红等8名同志作为中国机械工程学会的代表出席了中国科协第七次全国代表大会。 
    5月23日上午,大会开幕式在人民大会堂隆重举行。胡锦涛、温家宝、曾庆红、吴官正、李长春、罗干等党和国家领导人出席。政治局常委、国家副主席曾庆红代表中共中央发表了题为《立足科学发展 着力自主创新 为建设创新型国家建功立业》的重要讲话。王兆国、刘云山、周永康、贺国强、王刚、徐才厚、何勇、顾秀莲、盛华仁、韩启德、华建敏、陈至立、刘延东、徐匡迪、张梅颖等领导同志也出席了开幕式。出席开幕式的还有中央和国家机关有关部门、各人民团体,各省、自治区、直辖市的负责同志,在京的中国科协历届负责同志,以及首都各界人士和科技工作者代表共3000多人。
    开幕式由大会主席团主席周光召主持,科技部部长徐冠华代表科技界致贺词,全国总工会副主席、书记处第一书记孙春兰代表中华全国总工会等人民团体致贺词。周光召受中国科协第六届全国委员会委托,向大会做《团结动员广大科技工作者 为提高全民科学素质、增强自主创新能力、建设创新型国家而努力奋斗》的工作报告。大会开幕前,胡锦涛、温家宝、曾庆红、吴官正、李长春、罗干等党和国家领导人亲切会见了出席大会的全体代表,并合影留念。
  当天下午,中共中央政治局常委、国务院总理温家宝做了关于形势与任务的报告。 
    大会经过严格的民主程序,以无记名投票方式选举产生了中国科协第七届全国委员会。新的全国委员会共有委员350名。我会副理事长兼秘书长宋天虎、常务理事石治平当选中国科协第七届全国委员会委员。
    5月25日,召开了七届一次全委会议,韩启德当选全委会主席,同时选举了韦钰、邓楠、白春礼、刘玠、齐让、杨福家、张启发、陆延昌、陈赛娟、赵忠贤、袁家军、栾恩杰、唐启升、黄伯云、符淙斌、谢克昌等16位副主席和53位常务委员。
    七届一次全委会议通过了授予周光召中国科协名誉主席,授予左铁镛、旭日干、刘恕、江泽慧、苏纪兰、李依依、张玉台、国林、胡启恒、钱易、徐善衍、郭孔辉、曾庆存等中国科协荣誉委员的决定。在此后举行的七届一次常委会议上,通过了中国科协书记处人选,由邓楠、齐让、宋南平、冯长根、程东红等5人组成书记处,邓楠任第一书记。同时通过了关于聘请中国科协顾问的决定。 
      历时4天的中国科学技术协会第七次全国代表大会在圆满完成各项议程后,5月26日上午在人民大会堂闭幕。中共中央政治局委员、全国人大常委会副委员长王兆国,全国人大常委会副委员长许嘉璐、韩启德,国务委员陈至立,全国政协副主席李贵鲜等党和国家领导人出席闭幕式。王兆国做了重要讲话,并向周光召颁发了名誉主席证书。韩启德向荣誉委员和中国科协顾问分别颁发了证书和聘书。
      大会还向第九届中国青年科技奖、全国科协系统先进工作者和先进集体、第四届中国科协先进工作者获奖者代表颁了奖。我会推荐的合肥通用机械研究院陈学东研究员、西北工业大学盛美萍教授获第九届中国青年科技奖;我会获全国科协系统先进集体称号;我会焊接分会总干事张彦敏获第四届中国科协先进工作者称号。
    中国科协第七届全国委员会主席韩启德致闭幕词,宣布大会胜利闭幕。



(中国机械工程学会工作总部)


中国研制出拥有自主知识产权的高档数控系统 


        新华网北京6月16日电 (记者 李江涛) 一款具有样条和小线段插补功能,适用于3轴、4轴、5轴联动各类加工中心的高档数控系统已在北京交通大学研制成功,近日在2006中国国际机床展首次亮相。 
  据研制者、北京交大机械与电子控制工程学院王小椿教授介绍,这套数控系统具有功能齐全、加工质量好、效率高等优点,拥有完全自主知识产权,达到了国际先进水平。除了能够实现多轴联动的功能和满足工业环境下长时间连续运行的要求之外,研究人员还依靠自主创新,解决了特有的小线段与样条相结合的智能调度插补算法、多轴联动条件下保持工件表面恒进给速度的技术和加速度钳位等技术难题,大幅度提高了零件表面的加工质量和加工效率。 
  统计资料显示,自上世纪90年代以来,中国对数控装备的市场需求急剧增加,到2003年已成为世界第一大消费国,预计到2010年,中国需求的数控系统约在10万套以上。目前,中国的高档数控系统,尤其是5轴联动数控系统长期依赖进口。“十一五”发展规划已明确将开发高档数控系统纳入未来五年的发展方向。 
  中国国际机床展是中国乃至亚洲地区最具影响力的国际机床工具市场平台,受到海内外同行业的关注。2006中国国际机床展汇集了25个国家和地区近千家企业的先进机床装备,规模为历届之最。


 

 

优化套排解决方案之

―――数控切割方式有效节省钢材解决方案

李浩
(发思特软件(上海)有限公司
   上海  201203

 

在数控切割技术飞速发展的今天,人们已经意识到利用先进的数控切割与优化套料技术,不仅是保证产品切割质量和焊接质量的关键,而且也是提高板材利用率的关键,因此对于数控切割和优化套料的重视程度越来越高,与此同时,在现实的切割生产环节中,数控切割还刚刚开始普遍,数控切割和优化套料的人才非常短缺,不仅在大型国营企业,而且在大量的中小企业,虽然开始使用数控切割,但是套料编程技术和数控切割方式落后,切割质量差,切割效率低,钢材浪费严重。

在提倡“资源节约型社会”的今天,钢材的消耗与浪费问题被摆到了十分重要的位置,如何在数控切割这一先进的生产方式中,引进和推广先进的计算机画图、套料和编程技术,为数控切割提供一套有效的解决方案,改进数控切割的生产技术与生产方式,有效解决钢材浪费问题,这是众多从事切割焊接生产的企业,特别是大中型企业非常关注和急待解决的问题!

 

1、数控切割的现状

数控切割:是指火焰、等离子、激光和水刀等数控切割机,根据数控切割套料编程软件提供的NC切割程序进行全自动、高效率、高质量、高利用率的数控切割。数控切割代表了现代高科技的生产方式,是先进的计算机优化套料技术与计算机数控技术和切割机械相结合的产物。

    数控切割套料编程软件通过计算机绘图、零件优化套料和数控编程,可以有效提高钢材利用率,提高切割生产准备的工作效率。数控切割机则通过数控系统即控制器提供的切割技术、切割工艺和自动控制技术,有效控制和提高切割质量和切割效率。

由于数控切割机切割效率更高,套料编程更加复杂,如果没有使用或是没有使用好优化套料编程软件,钢材浪费就会更加严重,导致切得越快,切得越多,浪费也越多。数控系统作为数控切割机的心脏,如果没有使用好数控系统,或是数控系统不具备应有的切割技术和切割工艺,导致切割质量问题,降低切割效率,同样造成钢材的浪费。

 

2、数控切割的行业分析

数控切割目前在我国正处于迅速发展的上升阶段,将逐步取代手工切割和机械切割的主导地位。数控切割的切割质量和切割效率相对手工切割和机械切割有了大幅提高,特别是取代手工切割用来切割各种不规则的异形件。

数控切割由于切割效率更高,钢材消耗和浪费更加明显,因此,对优化套料和编程技术和软件要求更高,特别是自动优化套料软件,而且对数控系统即控制器的稳定性、切割工艺和切割质量要求更高。

目前我国钢材切割焊接企业使用数控切割机,在切割效率,切割质量和钢材利用率上差距非常大。许多5年前购买数控切割机的用户,没有购买和使用自动优化套料软件,还停留在手工编程,在控制器上编程的原始方法,再有大量中小企业在最近3~5年内购买数控切割机,由于缺乏数控切割知识,为了省钱,没有购买自动用户套料软件,只是购买和使用简单的NC转换软件,把CAD/DXF零件图转换为NC切割文件,然后在切割机控制器上进行人工排料和矩阵排料,在钢板上进行局部切割。此外,还有部分切割焊接企业,虽然购买了优化套料编程软件,但是没有使用好优化套料编程软件,没有做到整板套料,不能做到余料套料,通常是在切割机控制器上进行编程,使数控切割机大部分的时间(超过50%的时间)处于等待编程的闲置状态,大大降低了数控切割机的生产效率, 而且钢材边角余 料大量产生,钢材浪费更加严重,一个星期,或是一个订单浪费的钢材成本,远远超过套料软件的价格,导致切得越多,浪费越多。

此外,在数控切割中,由于数控系统即控制器没有买好,或是使用好,数控系统中不具备应有的切割工艺和切割经验,使企业面临着诸多切割质量问题,普遍存在包括切割引割点过烧、切割拐角过烧、切割面倾斜、以及切割圆形零件时圆变形或不能闭合等严重切割质量问题,造成钢材浪费。另外,切割效率低是企业面临的又一难题,数控切割机不能实现全自动、高效率切割,而是依靠切割工人,凭经验,靠肉眼,以手工方式控制每个零件的切割过程,从预热穿孔的时间和方式,到切割过程的加减速都是手工操作。据参观过日本和韩国企业数控切割生产的中国同行介绍,日本韩国企业的数控切割生产效率要比中国企业高出五倍。韩国三星重工8台数控切割机一个月可以切割2万吨钢板。

3、数控切割的瓶颈问题

人才瓶颈:由于数控切割行业起步晚,发展迅猛,国家在切割人才培养和切割技工培训方面还没有跟上,还没有切割专业和切割培训,没有培养过切割专业的博士、硕士、本科和职高学生,从而导致钢材切割行业及所有企业,严重缺乏熟练的数控切割技术人才和管理人才,从切割零件的画图、套料、编程,操作数控切割机的切割技工,以及切割生产管理人才。人才短缺已经严重制约企业的生产和发展。

技术瓶颈:许多使用数控切割机的企业没有购买和使用优化套料编程软件,无法进行优化套料和自动编程,只好使用手工编程和排料,造成钢材浪费和生产效率低下。购买的数控切割机,数控系统不具备必要的切割工艺和切割经验,无法保证切割质量,不能现实自动高效的数控切割,这是制约企业生产和发展的技术瓶颈。技术瓶颈的产生是源于人才瓶颈,由于缺乏专业的切割技术与管理人才,导致在购买和使用数控切割系统时,没有购买和使用优化套料编程软件,没有购买和使用具备必要切割工艺和切割经验,能够保证切割质量和切割效率的数控系统,从而导致数控切割只能手工编程套料,手动操作切割,不能现实高质高效的自动切割。

4数控切割瓶颈的解决方法

推荐使用FastCAM自动编程套排软件和FastCNC数控系统,针对火焰、等离子等数控切割机实行优化套料,特别是整板套料和余料套料,以先进的优化套料技术改变企业传统的手工画图编程生产方式,以先进的数控切割工艺和切割经验,提高数控切割质量和切割效率,实现企业现代化的生产和管理,最大限度地节省钢材,避免钢材浪费。

 

FastCAM自动编程套料软件已有30年开发应用历史,被广泛应用于数控火焰、等离子、激光、水刀等数控切割设备。软件使用简单直观,无需计算机和CAD基础就可以学习使用,非常适合于普及和推广,不仅适用于大中型企业的大批量切割生产,而且适用于大量中小企业。具体使用方法可浏览FastCAM中国公司网站 www.fastcam.cn ,下载FastCAM培训软件,参加FastCAM套料软件专业培训。

 

FastCNC数控系统在海外市场已有近10年开发应用历史,累计国外和国内用户近千家。FastCNC专门用于数控火焰、等离子等数控切割设备,以系统稳定,切割工艺先进,切割经验丰富,价格便宜著称。FastCNC数控系统的硬件部分使用工业级控制器,采用免风扇低功耗工业级CPU宽温级抗震动免维护的电子硬盘,专门适用于恶劣的工业环境,具有抗震,抗干扰,耐热,抗寒等优异性能,确保了数控系统的稳定性。FastCNC数控系统的控制软件部分提供了丰富的切割工艺和切割经验,具有完整的切割刀具和板厚切割参数数据库,以及丰富的零件套料图形数据库,满足了数控切割高效、高质、自动化的切割要求。

5、解决方法的实施环节

FastCAM自动编程套料软件具有FastCAM绘图,FastNEST套料,FastPATH编程和FastPLOT校验四大功能模块,全面涵盖了数控切割的绘图、套料、编程和切割校验的四大基本工作流程。通过四个模块不同的使用组合,可以提供多种不同的编程套料方法。

FastCAM绘图模块不仅自带切割专用绘图功能和切割技术工艺,而且与CAD软件全面兼容,并对DXF/DWG文件具有清除压缩等优化处理功能,保证零件图适于套料编程和数控切割的平稳和切割质量。FastNEST套料模块具有手动套料,矩阵套料,自动套料、余料套料、共边套料和手动自动交互式套料,简便快捷套料效率高。FastPATH编程模块提供手动自动编程功能,包括喷粉划线,多控制器选择与转换。FastPLOT校验模块提供自动手动切割模拟和尺寸与补偿校验,成本计算,NC转换等功能。FastCAM自动编程套料软件是数控切割必备的编程套料软件。

FastCNC数控系统提供了丰富的切割工艺和切割经验,包括完整的切割逻辑、自动穿孔和板厚切割参数数据库,系统解决了从穿孔、起割、切割、转折、暂停全过程的自动加减速和圆弧差补等技术难题,完好解决了割嘴烧伤、起割点过烧疤痕、拐点过烧、切圆不圆等切割难题,确保切割质量的提高,保证了数控切割的高效率和切割自动化。同时为缺乏数控切割经验的企业和切割人员提供了丰富的切割经验。有关如何使用FastCNC数控系统解决上述切割质量问题,登陆FastCAM公司网站www.fastcam.cn浏览FastCNC数控系统软件介绍,学习和掌握切割工艺和切割经验,解决切割质量问题,提高切割效率。

FastCAM套料软件与FastCNC数控系统配套使用,做到快速套料与自动切割,完美实现切得快切得好切得省的理想目标,成为数控切割行业首选的套料编程功能完善,切割技术先进、切割经验丰富、设备经久耐用、经济实惠的套料软件和数控系统,确保企业在钢材数控切割生产过程中,能够有效节省钢材,提高数控切割的质量和切割效率。


 

超细晶粒钢(超级钢)的发展与焊接

钢铁研究总院       田志凌

4 中国在超细晶粒钢焊接方面的研究工作

4.1  超细晶粒钢HAZ晶粒长大与组织转变

   超细晶粒钢经焊接热循环作用后,其热影响区HAZ有明显的晶粒长大现象,粗大的奥氏体晶粒是钢材焊接HAZ韧性恶化的的主要原因之一。在我国的“973”项目中,焊接课题组研究了热影响区晶粒长大动力学,在此基础上开展了热影响区晶粒长大数值模拟工作,针对超细晶粒钢的特点,研究了原始铁素体晶粒尺寸和钢的纯净度对热影响区晶粒长大的影响,以及焊接热循环对超细晶钢组织的影响。

(1)超细晶粒钢焊接HAZ奥氏体晶粒长大的Monte Carlo模拟

要将MC模型应用于焊接过程,必须建立MC模拟时间tMCS实际的时间t和温度T的关系式。主要有三种模型,即原子模型、GBMGrain Boundary Migration model)模型、EDB模型。对于连续加热冷却过程,将t划分为一系列的小段,在每个小段内近似视为等温过程,将所有的tMCS求和就可得到总的tMCS值。

400 MPa级超细晶粒钢为模拟对象,钢板厚为3 mm,其显微组织铁素体+珠光体双相组织。铁素体相的平均晶粒尺寸为7 μm。采用 EDB模型来建立tMCSt之间的联系,模拟计算大、中、小三种焊接热输入条件下热影响区的奥氏体晶粒尺寸分布,结果如图6

                                  

(a) 小规范(182 J/mm)    (b) 中规范(310.4 J/mm    (c) 大规范(521.6 J/mm

6 不同焊接规范模拟出的晶粒分布的比较

   (2)原始铁素体晶粒尺寸对热影响区晶粒长大的影响


     从新一代钢铁材料的特征来看,它与传统钢铁材料相比,主要是材料中原始铁素体晶粒尺寸大小的差别,因此研究母材金属中原始铁素体晶粒尺寸对焊接HAZ粗化的影响很有意义。
 

   焊接热模拟试验表明,原始铁素体的晶粒尺寸越小,所得到的初始奥氏体的尺寸就越小,而其最终热影响区粗晶区奥氏体的晶粒就越大,如图7所示。随着原始铁素体晶粒尺寸的不断减小,快速加热时的材料转变温度(AC3和Ar3)不断降低,奥氏体晶粒长大的粗化温度下降,粗晶区(CGHAZ)变宽。  

7 原始铁素体晶粒尺寸对HAZ奥氏体晶粒长大的影响

3)钢的纯净度对热影响区晶粒长大的影响

新一代钢铁材料的一个显著特点是高纯净度,一般认为杂质元素对晶粒长大有拖拽作用,对于高纯净度钢,焊接热影响区晶粒长大倾向与传统钢相比有多少区别是一个敏感问题,而这方面的研究却很少,为此,在“973”项目中研究了钢的纯净度对热影响区晶粒长大的影响。

实验材料为特别冶炼、轧制的三组8mm 厚钢板,在材料基础化学成分不变的前提下,调整ONS的含量,利用热模拟试验研究杂质元素含量的影响。ONS的含量对焊接热影响区粗晶区晶粒长大的影响分别示于图8(a), (b)(c)


    实验结果表明,随着钢中氧含量的降低,焊接热影响区粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸呈现降低的趋势;当N的含量小于73 ppm时,热影响区原始奥氏体晶粒尺寸亦随着N含量的降低而降低;S含量的影响有一个拐点,当S含量高于42 ppm时,热影响区原始奥氏体晶粒尺寸随着S含量的降低而降低,而当S含量低于42 ppm时,热影响区原始奥氏体晶粒尺寸随着S含量的降低而提高。总之,钢的纯净度的提高阻碍奥氏体相变,减少了奥氏体晶粒长大的时间,对限制焊接热影响区粗晶区晶粒长大是有利的。


 
(a) O含量的影响                bN含量的影响           (c) S含量的影响

8  杂质元素含量对HAZ奥氏体晶粒长大的影响

4.2 超细晶粒碳素钢(400MPa)的焊接

     400 MPa级超细晶粒碳素钢是中国“973”项目的一个研究重点,并率先实现了工业化生产。其产品有板材(板厚从3~6 mm)和钢筋(直径10~25mm)两大类,晶粒尺寸约6~7 mm。焊接课题组对其焊接性和焊接工艺进行了充分的研究,本文只介绍结论性研究结果。

对板材进行了激光焊和脉冲MAG焊实验研究,进而扩展到手工焊和二氧化碳气体保护焊研究,在焊接参数适当控制的条件下,可以完全克服HAZ软化问题,焊接接头断在母材,焊接接头冲击韧性和断裂韧性均达到较高水平

对钢筋进行了闪光对焊、电渣压力焊、手工对接、手工搭接和手工帮条焊等多种工艺和接头形式的焊接试验研究。研究结果:超细晶粒碳素钢钢筋经过闪光对焊、电渣压力焊和电弧焊,焊接接头的拉伸性能:σb570585 MPa,σs415455 MPa,断裂位置都发生在母材,断口特征为延性,有颈缩,有明显的屈服,比普通Q235钢筋的强度有大幅度提高,达到Ⅲ级钢筋的强度水平。

4.3  800 MPa级不予热ULCB气保护焊丝的研发

    研制超地碳贝氏体ULCB气保护焊丝的目的就是为了实现800 MPaRPC超细组织低合金钢的无预热焊接,并能够获得组织、性能优良的焊接接头。经过多组实验,筛选出一组成分为C-Mn-Ni-Mo系的ULCB焊丝, 熔敷金属屈服强度达到800 MPa, V性缺口冲击韧性在-50°C平均达到115J,且具有良好的抗裂性。熔敷金属组织为非常细小的贝氏体板条,其光学照片和TEM照片见图9

         

9 800MPa 级不预热ULCB焊丝熔敷金属组织

 

4.4  800MPa级超细组织RPC钢的焊接性研究

      激光焊实验研究表明, 在无填丝激光焊条件下,由于激光焊具有很高的能量密度,焊接接头无软化现象, 拉伸试样全部断在母材, 焊缝和热影响区均具有良好的韧性水平。图10为不同焊接参数下的接头硬度分布曲线。

 

10:不同焊接参数下的激光焊接头硬度分布曲线。

脉冲MAG焊表明, 超细组织RPC钢容易产生HAZ软化现象, 焊接热输入越大, 软化区越宽。采用ULCB焊丝焊接800 MPaRPC钢能够获得强韧性匹配良好的焊接接头, E=10,20,30 kJ/cm三种热输入下焊接接头的抗拉强度均超过母材抗拉强度的90%。对于强度级别高达800 MPa的焊接结构钢而言, 90%的焊接强度系数是较高的水平, 而且在这样的高强度下,焊缝金属仍具有优良的低温韧性。

5 结 论

超细晶粒钢(超级钢)项目取得了重大进展,通过晶粒超细化,达到了强度翻番、韧性提高的目标。在细晶碳素钢方面,板材和钢筋都通过晶粒细化实现了强度翻番、屈服强度达到400 MPa的目标,且具有良好的焊接性,已经大工业化生产。800 MPa级超细晶粒低合金钢实验室达到1 um晶粒尺寸的目标,该钢HAZ软化问题较严重,且目前还不具备工业化生产的能力。800 MPa级超细组织(中温相变控制RPC)钢强度韧性皆佳,已小规模工业化生产,开发出相应的不预热焊接材料。

 


(完)

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