Před 70. léty se výzkum soustředil na pulzní laserové svařování (PW), protože vysoce výkonné lasery s kontinuální vlnou (CW) ještě nebyly vyvinuty. Dřívější experimenty primárně využívaly pulzní rubínové lasery, které se vyznačovaly typickým špičkovým výstupním výkonem ($P_m$) přibližně 5 kW pro pulz 1 ms, energií pulzu 1–5 J a frekvencí pulzu 1 Hz nebo méně. Ačkoli bylo možné dosáhnout vysokých energií pulzů, průměrný výstupní výkon ($P$) těchto laserů byl poměrně nízký, což je omezení do značné míry diktováno nízkou provozní účinností laserů a charakteristikami stimulované emise laserového média. Jakmile se objevily lasery schopné vyššího průměrného výkonu, rychle se staly preferovaným zařízením pro procesy bodového a švového svařování dosahované překrýváním jednotlivých svarových bodů. Skutečné laserové švové svařování se však stalo proveditelné až s příchodem kontinuálních laserů s výkonem přesahujícím 1 kW.
Současný stav a perspektivy technologie automatizace svařování
Jak digitální technologie dospívá, digitální svařovací stroje a digitální řídicí systémy – klíčové součásti automatizované svařovací techniky – stabilně vstupují na trh. Velké národní infrastrukturní projekty – jako je projekt Tři soutěsky, projekt plynovodu od západu k východu, iniciativy v oblasti letectví a kosmonautiky a programy stavby lodí – účinně podpořily rozvoj pokročilých technologií svařování, zejména automatizace svařování. Požadavky na úroveň automatizace svařování v automobilovém průmyslu a v odvětví výroby autodílů se rychle vyvíjejí. Svařovací průmysl v mé zemi se postupně posouvá směrem k vysoké účinnosti, automatizaci a inteligenci. V současné době je míra automatizace svařování v mé zemi nižší než 30 %, což výrazně zaostává za 80% mírou ve vyspělých průmyslových zemích. Od konce 20. století stát podporuje svařování v ochranné atmosféře plynu – základní automatizovanou metodu svařování – napříč různými průmyslovými odvětvími, aby nahradilo tradiční ruční obloukové svařování, což je krok, který již přinesl první výsledky. Očekává se, že domácí automatizovaná svařovací technologie se bude v budoucnu vyvíjet bezprecedentním tempem.
Současný stav vysoce účinné, automatizované svařovací techniky
V 90. letech 20. století přijalo svařovací odvětví mé země mechanizaci a automatizaci svařovacích procesů jako strategický cíl a realizovalo tento cíl prostřednictvím technologického rozvoje v různých průmyslových odvětvích. Úsilí se soustředilo na pokrok ve výrobě automatizovaného svařování, na výzkum a vývoj svařovacích výrobních linek a flexibilních výrobních technologií a na aplikaci počítačově podporovaného navrhování a výroby (CAD/CAM). Tržní podíl plněného drátu se zvýšil ze 2 % na 20 % a spotřeba spotřebního materiálu pro svařování pod tavidlem bude nadále růst ze současné úrovně 10 %. Mezi nimi se výrazně zrychluje rychlost růstu plněného svařovacího drátu; Předpokládá se, že během příštích 20 let překoná plný svařovací drát a nakonec se stane dominantním produktem v odvětví svařování.
Perspektivy technologie automatizace svařování
Pokrok v elektronice, počítačové mikroelektronice, informačních technologiích a automatizaci vedl k pokroku v automatizaci svařování. Revoluční vývoj v automatizaci svařování katalyzovalo zejména zavedení podpůrných technologií, jako je numerické řízení (NC), flexibilní výroba a zpracování informací.
(1) Inteligence řídicích systémů svařovacího procesu je klíčovým problémem v automatizaci svařování a klíčovým směrem budoucího výzkumu. Musíme prozkoumat optimální metody řízení, zahrnující jak lineární, tak různé nelineární strategie řízení. Reprezentativní příklady zahrnují výzkum fuzzy řízení, řízení neuronových sítí a expertních systémů pro svařovací proces.
(2) Technologie flexibility svařování je dalším hlavním cílem našeho výzkumu. Budoucí snahy budou organicky integrovat optické, mechanické a elektrické technologie se svařovacími procesy, aby bylo dosaženo větší přesnosti a flexibility. Modernizace tradičního svařovacího zařízení mikroelektronikou je zásadní pro pokrok v automatizaci svařování. Jedním ze současných směrů výzkumu je vybavení různých svařovacích strojů NC technologií pro zvýšení flexibility. Kromě toho upřednostňujeme integraci svařovacích robotů s expertními systémy, abychom umožnili funkce, jako je automatické plánování dráhy, korekce trajektorie a kontrola průniku svaru.
(3) Integrace systémů řízení svařování zahrnuje jak integraci lidské technologie, tak konvergenci svařovací technologie s informační technologií. Tok informací a materiálový tok jsou kritickými složkami těchto integrovaných systémů; jejich organická kombinace může výrazně snížit objem dat a nároky na řízení v reálném čase. Je také zásadní využít lidské schopnosti – konkrétně schopnost reagovat a úsudek při řízení a rozhodování ad hoc – a vytvořit uživatelsky přívětivá rozhraní člověk-stroj, která podporují harmonii mezi lidskými operátory a automatizovanými systémy.
(4) Další klíčovou prioritou výzkumu je zlepšení spolehlivosti, stability kvality, přesnosti ovládání a dynamického výkonu svařovacích zdrojů. Naším cílem je vyvinout vysoce výkonné svařovací stroje schopné regulovat pohyb oblouku, podávání drátu a orientaci hořáku a zároveň detekovat geometrii svarové drážky, teplotní pole, dynamiku svarové lázně a stav průvaru, aby bylo možné poskytovat parametry svařování v reálném čase. Dále musíme aktivně vyvíjet počítačové simulační technologie pro proces svařování. Transformace svařovací technologie z „řemesla“ na „vědu“ představuje zásadní aspekt dosažení automatizace svařování. První dekáda tohoto století bude pro svářečský průmysl obdobím prudkého rozvoje. My ve svářečské profesi čelíme náročnému, ale významnému poslání; musíme být odhodláni překonávat překážky, chopit se příležitostí a snažit se posunout úroveň automatizace svařování v naší zemi.
