Atualmente, a soldagem tornou-se uma nova tecnologia integrada. Com o papel cada vez mais significativo da tecnologia de soldagem na economia nacional, o grau de desenvolvimento da mesma tem aumentado.tecnologia de soldagemTornou-se um símbolo significativo do nível avançado da indústria nacional; portanto, investe-se fortemente no desenvolvimento de conjuntos completos de equipamentos de soldagem, tecnologia de inteligência artificial, tecnologia de processamento de informações, tecnologia digital de controle de potência de soldagem, tecnologia inteligente de controle de qualidade de soldagem e processo de produção de soldagem.tecnologia de soldagem robóticaO desenvolvimento de materiais de soldagem modernos que atendam às necessidades de produção certamente desempenhará um papel importante na construção de um país inovador e com economia de energia.
Em primeiro lugar, a tendência atual de desenvolvimento da tecnologia de soldagem no país e no exterior.
A soldagem é uma importante tecnologia básica, e seu desenvolvimento depende do avanço da ciência e da tecnologia modernas. Embora tenha apenas cem anos de história, a tecnologia de soldagem evoluiu muito rapidamente. Desde o século XX, especialmente nas últimas duas ou três décadas, com o desenvolvimento sem precedentes da ciência e da tecnologia, diversas novas tecnologias de soldagem surgiram incessantemente, e novas conquistas da ciência e da tecnologia modernas, como física de plasma, feixe de elétrons, raios infravermelhos, vácuo, ultrassom, acústica, microeletrônica, etc., têm sido amplamente utilizadas na soldagem. A aplicação dessas novas tecnologias lançou as bases para o desenvolvimento da tecnologia de soldagem, aprimorou suas capacidades e expandiu seu escopo de aplicação. Atualmente, dezenas de métodos de soldagem com características distintas foram desenvolvidos. A tecnologia de soldagem tem sido amplamente utilizada em energia, transporte, indústria química, máquinas, equipamentos especiais, eletrônica, aeroespacial, petróleo e muitos outros setores. Pode-se afirmar que as novas conquistas da ciência e da tecnologia modernas têm penetrado cada vez mais no campo da soldagem, impulsionando o rápido desenvolvimento dessa tecnologia.
(A) o desenvolvimento deequipamento de soldageme métodos de soldagem
Nas últimas décadas, com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, os equipamentos e métodos de soldagem também evoluíram significativamente. Atualmente, as características notáveis dos equipamentos de soldagem estrangeiros são alta precisão, alta qualidade, alta confiabilidade, controle digital e inteligente, grande escalabilidade, integração e multifuncionalidade. Tanto do ponto de vista da composição da produção quanto do desenvolvimento tecnológico, a indústria nacional está se desenvolvendo na direção de uma soldagem eficiente, automatizada, inteligente, com economia de energia e ecologicamente correta. Os equipamentos de soldagem a arco da China estão gradualmente se aproximando do nível nacional, ajustando a estrutura do produto, melhorando a qualidade do produto e desenvolvendo vigorosamente a fonte de alimentação para soldagem por inversor e máquinas de soldagem automáticas e semiautomáticas, especialmente as máquinas de soldagem a dióxido de carbono de alta eficiência e economia de energia; a tecnologia de soldagem por resistência de média e alta potência como principal conteúdo de pesquisa e direção de desenvolvimento; a tecnologia de compatibilidade eletromagnética será popularizada nos equipamentos de soldagem.indústria de equipamentos de soldagemCom a necessidade urgente de produtos ecológicos e de baixo consumo energético, a tecnologia e os equipamentos de soldagem automática estão se desenvolvendo a uma velocidade sem precedentes. O projeto das Três Gargantas, o projeto de transmissão de gás leste-oeste, a engenharia aeroespacial, a engenharia naval e outros grandes projetos de engenharia básica em âmbito nacional, bem como a ascensão da indústria automobilística nacional, impulsionaram o desenvolvimento e o progresso da tecnologia de soldagem avançada, especialmente a tecnologia de automação da soldagem. Robôs de soldagem e soldagem inteligente também serão desenvolvidos adequadamente em campos específicos e amplamente utilizados. A demanda por conjuntos completos de equipamentos especiais de soldagem está aumentando, o leque de aplicações está se expandindo, os requisitos de desempenho técnico estão cada vez mais elevados e os equipamentos que atendem aos novos processos eficientes se tornarão mais maduros e populares. As empresas nacionais de fabricação de equipamentos precisam realizar novos avanços no desenvolvimento de conjuntos completos de equipamentos especiais de soldagem.
(2) O desenvolvimento de materiais de soldagem
Com o progresso da ciência e da tecnologia e a inovação contínua de materiais industriais, o surgimento de novos materiais trouxe novos desafios e demandas para a tecnologia de soldagem. Por exemplo, a aplicação de aços de alta resistência, ligas de alumínio, ligas à base de níquel e outros materiais impulsionou amplamente o desenvolvimento da tecnologia de soldagem. Os métodos tradicionais de soldagem podem apresentar alguns problemas ao lidar com esses novos materiais, como deformação, fissuras e outros. Portanto, o desenvolvimento de novos processos e tecnologias de soldagem para melhorar a qualidade e a confiabilidade das juntas soldadas tornou-se uma importante direção do desenvolvimento atual da tecnologia de soldagem. Atualmente, a China é a maior produtora mundial de materiais de soldagem, mas a diferença entre a estrutura de produção de materiais de soldagem e a de países desenvolvidos é muito evidente. Para se adaptar à tendência da produção de soldagem em direção à alta eficiência, alta qualidade, baixo custo e automação, países desenvolvidos como os Estados Unidos e o Japão estão constantemente ajustando a estrutura de seus produtos de materiais de soldagem. Em meados da década de 1980, os países desenvolvidos estrangeiros representavam cerca de 50% do consumo de materiais de soldagem. No início do século XXI, a participação dos eletrodos na produção de materiais de soldagem, principalmente na Europa, América do Norte e Japão, caiu para menos de 20%. Isso significa que a soldagem automatizada e semiautomática, atualmente utilizada em países desenvolvidos, responde por mais de 80% do volume total de soldagem. Com o desenvolvimento de materiais de soldagem em países e regiões desenvolvidos, como Estados Unidos, Japão e Europa Ocidental, a redução do uso de eletrodos para soldagem a arco manual e o aumento contínuo do uso de materiais para soldagem automática são tendências inevitáveis. Portanto, é urgente desenvolver e produzir arame tubular com revestimento autoprotegido e anticorrosivo no Brasil. Quanto ao arame sem cobre introduzido por fabricantes nacionais e estrangeiros, ele deve ser denominado arame com revestimento especial, pois, devido às diferentes composições de revestimento e métodos de tratamento de superfície utilizados por cada fabricante, o desempenho do arame também varia. O excelente processo de revestimento e tratamento de superfície não só previne a ferrugem e lubrifica a superfície, como também evita a produção de pó de cobre durante a soldagem, melhorando a estabilidade do arco do arame e reduzindo respingos. Atualmente, fabricantes nacionais e internacionais ainda estão aprimorando esse processo de revestimento e tratamento de superfície. Espera-se que, com o uso desse arame e de máquinas de solda inversoras digitais que controlem com precisão a transição do arco, seja possível alcançar soldagem CO2 de alta corrente, alta eficiência e baixo respingo, equivalente à soldagem com arame tubular. Essa é a direção futura para o desenvolvimento do setor.
(3) Novos métodos de soldagem, equipamentos de soldagem e materiais de soldagem no futuro
Por um lado, devemos desenvolver novos métodos, equipamentos e materiais de soldagem para aprimorar ainda mais a qualidade e a segurança da soldagem, como o aprimoramento das tecnologias de soldagem a arco, plasma, feixe de elétrons, laser e outras, utilizando tecnologia eletrônica e de controle para melhorar o desempenho do processo de soldagem a arco e desenvolver um método de rastreamento de arco confiável e leve. Por outro lado, é necessário aumentar o nível de mecanização e automação da soldagem, como o controle programável e o controle digital das máquinas de solda, o desenvolvimento de máquinas de solda especiais que automatizem todo o processo, desde a preparação e soldagem até o controle de qualidade, e a promoção e expansão de robôs de soldagem CNC e robôs de soldagem em linhas de produção automatizadas, o que pode melhorar o nível de produção e as condições de saúde e segurança na soldagem. No século XXI, diante da grande meta de desenvolvimento científico e tecnológico em nosso país e da enorme lacuna entre nossa tecnologia de soldagem e a de outros países, o que impõe maiores exigências aos soldadores, devemos utilizar a ciência e a tecnologia modernas e nos esforçar para promover o progresso e o desenvolvimento da tecnologia de soldagem.
II. Perspectivas futuras da tecnologia de soldagem
Em 2025, a tecnologia de soldagem estará totalmente integrada ao ecossistema da Indústria 4.0, apresentando as três características principais de“Acionamento inteligente, integração precisa, ecológico e sustentável”.
penetração inteligenteA taxa de penetração do mercado global de robôs de soldagem industrial atingiu 67%, e o custo do sistema de soldagem com IA diminuiu 40%.
Inovação de materiaisOs processos de soldagem heterogênea abrangem 90% dos cenários de fabricação de estruturas leves.
meta de neutralidade de carbonoA taxa de penetração das máquinas de soldagem a hidrogênio ultrapassa 30%, e a intensidade da emissão de carbono na soldagem será reduzida em 55% em comparação com 2020.
(A) Direção futura do principal avanço da tecnologia de soldagem
Com o desenvolvimento da manufatura em direção à alta tecnologia e à inteligência artificial, a tecnologia de soldagem está trilhando o caminho para a seguinte direção de inovação fundamental.
1. Sistema de soldagem inteligente
Soldagem adaptativa por IA: sistema de soldagem controlado por IAIdentificação de soldas e otimização de parâmetros baseadas em aprendizado profundo para realizar monitoramento de qualidade em tempo real e alerta de defeitos.
· O robô de soldagem adaptativo pode ajustar dinamicamente a trajetória e a energia aplicada para lidar com condições de trabalho complexas (como a soldagem da superfície de espaçonaves). Equipado com rede neural, o robô de soldagem analisa a deformação térmica do material em tempo real e ajusta dinamicamente os parâmetros de soldagem (como na soldagem da cabine de liga de titânio de uma espaçonave). A taxa de detecção de defeitos aumenta para 99,5% e a eficiência da soldagem cresce 50%.
Fábrica de gêmeos digitaisA tecnologia de simulação virtual reduz o ciclo de desenvolvimento do processo de soldagem em 70% (Caso: otimização do processo de soldagem do pacote de baterias Tesla 4680). A simulação virtual é usada para prever a deformação da soldagem e reduzir os custos com tentativas e erros. Suporta controle remoto 5G de operações em ambientes de alto risco (como a manutenção de usinas nucleares).
2. Tecnologia de energia de alta precisão
Soldagem a laser ultrarrápidaA soldagem a laser de femtosegundo atinge precisão em nível micrométrico para encapsulamento de chips e microdispositivos médicos, como a soldagem de fios de marca-passos.
Soldagem composta por laser-arcoCombinando alta precisão a laser e alta penetração por arco voltaico, essa técnica é utilizada para a embalagem de baterias de veículos de novas energias.
·Soldagem a vácuo por feixe de elétrons: para obter a união sem poluição de ligas de titânio e outros materiais de soldagem difíceis, utilizada na fabricação de dispositivos médicos.
Atualização de Transição de Metal Frio (CMT)A entrada de calor é reduzida para 20% da soldagem MIG tradicional, sendo adequada para soldagem de carrocerias em liga de alumínio-lítio (linha BMW i7).
3. Soldagem espacial e em águas profundas
Fabricação in situ de bases lunaresA NASA utiliza tecnologia de soldagem por feixe de elétrons a vácuo para soldar estruturas metálicas diretamente com ilmenita no solo lunar.
Reparo de dutos submarinosA profundidade de pressão do robô de soldagem subaquática ultrapassou 6.000 metros (Projeto de Campo de Petróleo e Gás do Mar do Sul da China da CNOOC).
4. avanço na compatibilidade de materiais
conexão de materiais diferentes
· Desenvolver tecnologias de juntas híbridas de alumínio/aço, cerâmica/metal e outras para promover o design estrutural leve (como a redução do peso de aeronaves).
· soldagem composta
· A soldagem ultrassônica de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) visa solucionar o problema da resistência insuficiente dos processos de colagem tradicionais.
5. Modernização sustentávelmáquina de soldagem a hidrogênioSubstituir o corte tradicional com acetileno, alcançando zero emissões de carbono. Sistema de purificação de fumaça de soldagem.Núcleo de nanofiltro + controle de risco por IA, capturando 99,9% das partículas nocivas.
(3) Dados-chave e previsão de mercado para a futura tecnologia de soldagem
Os equipamentos de soldagem a arco, incluindo soldadores, fontes de alimentação e outros acessórios, representam cerca de metade de todos os equipamentos de soldagem e espera-se que cresçam a uma taxa anual de 6%. Os equipamentos de soldagem por resistência, incluindo soldadores, transformadores, controladores e componentes, também apresentarão um crescimento acelerado. A soldagem a gás e o corte a gás devem ter uma taxa de crescimento menor. Outros equipamentos de soldagem, como soldagem de pinos, soldagem a laser, soldagem por fricção, soldagem por feixe de elétrons e soldagem ultrassônica, crescerão a uma taxa mais rápida. Os equipamentos de soldagem robótica crescerão a uma taxa muito alta, e sua taxa de importação aumentará ainda mais, porque a maior parte dos equipamentos de soldagem é fabricada fora dos Estados Unidos. Como os Estados Unidos são o maior país fabricante mundial de equipamentos de soldagem e corte, a exportação desses equipamentos continuará a se fortalecer. Existem duas categorias de metais de adição para soldagem: varetas e arames. A quantidade de eletrodos diminuirá ano a ano, enquanto a quantidade de arames, incluindo arame sólido e arame tubular, aumentará ano a ano. Essa é uma tendência de desenvolvimento irreversível.
Tamanho do mercadoO mercado global de tecnologia de soldagem é218 bilhões de dólares americanos(2025), com uma taxa de crescimento anual composta de 9,3%.
Proporção de tecnologia:
· Soldagem a laser: 32%
· Sistema de soldagem inteligente: 28%
· Tecnologia de soldagem verde: 25%
· Crescimento regionalA região da Ásia-Pacífico contribuiu com 45% do aumento, e a China dominou a cadeia de suprimentos de novas energias e equipamentos de soldagem de semicondutores.
· (4) Desafios e perspectivas da futura tecnologia de soldagem
Desafio:
Confiabilidade da soldagem em ambientes extremos (como reatores de fusão de temperatura ultra-alta).
· Padronização do processo de soldagem em nanoescala (empilhamento 3D de chips).
· Visão para 2030:
· Tecnologia de soldagem quântica: o uso do princípio do entrelaçamento quântico para alcançar a ligação de materiais em nível atômico.
· Biossoldagem: Pesquisa e desenvolvimento de solda biodegradável de baixa temperatura à base de enzimas biológicas.
· (2) Futuros campos de aplicação industrial da tecnologia de soldagem
· Veículos de novas energias
· Aeroespacial
· Equipamentos médicos
· Arquitetura
· III. Resumo da tecnologia de soldagem futura
· Em resumo, a tendência e as perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de soldagem são empolgantes. Com a inovação contínua de materiais, equipamentos e tecnologias de automação, a tecnologia de soldagem alcançará gradualmente um desenvolvimento eficiente, de alta qualidade e inteligente. Isso proporcionará mais oportunidades e desafios para o desenvolvimento da indústria manufatureira. No entanto, também precisamos de pesquisa e exploração aprofundadas, e promover constantemente a inovação e o progresso da tecnologia de soldagem para atender às necessidades de um mercado em constante mudança. Somente por meio da busca constante por inovação e desenvolvimento, a tecnologia de soldagem poderá desempenhar um papel mais importante no futuro do setor industrial. A tecnologia de soldagem rompeu as fronteiras da manufatura tradicional e se tornou um polo de inovação interdisciplinar. Na próxima década, sua integração com inteligência artificial, computação quântica e bioengenharia remodelará o cenário competitivo da manufatura de ponta global.
Data da publicação: 14 de março de 2025
