等离子弧焊专利技术综述
作者 : 未知

  摘 要:在CNABS和DWPI数据库对等离子弧焊技术检索、分析,对国内外等离子弧焊的专利信息进行检索,通过对专利数据分析,得到等离子弧焊专利技术发展路线;把握研究动向、研发重点、技术热点,将专利分析结果与产业实际相结合,分析我国等离子弧焊专利技术现状,并从以后的专利申请方面提出建议,促进等离子弧焊产业化的发展。
  关键词:等离子弧焊;专利;产业
  1 等离子弧焊专利技术现状
  1.1 等离子弧焊专利申请量
  在DWPI数据库中,通过检索得到1960-2013的53年中涉及等离子弧焊的专利申请大约1682件。图1为世界范围内等离子弧焊专利申请增长情况。1960-1970年起步阶段还处在研究探索阶段;经过前期技术的发展和积累,1970-1990年出现总体上增长,这期间等离子弧焊技术逐渐在工业生产中得到应用,其中在1987-1994年期间申请量增加飞速,在此期间等离子弧焊应用越来越广泛,对其关注度日益高涨,而1995-2006年这10年期间进入了相对成熟的发展时期,申请量开始回落,到2006年已经回落至34件,而2006年以后又恢复了较快的增长模式,2012年专利申请数量达到了94件,说明全球合作逐渐加强,并且电子信息技术的发展,重新推动等离子弧焊进一步发展。从整体上看,等离子弧焊的申请处在增长状态。
  图1 世界范围内等离子弧焊专利申请增长情况
  1.2 等离子弧焊申请国家或地区分布
  等离子弧焊在石油、空间站、轮船、医疗器械焊接技术领域都有研究[1-3],图2为等离子弧焊专利申请的国家和地区分布,其中日本、中国、美国、德国、韩国、俄罗斯、加拿大、法国、英国等9个国家的专利申请量占据几乎全部的专利申请量,在这9个国家中日本独占鳌头,远高于其他国家达到49%,美国、欧洲分别达到11%和10%,中国达到16%。
  图2 申请人国别和地区分布
  等离子弧焊技术起源于美国,但快速的发展和成熟在日本,日本对等离子弧焊技术具有绝对的优势,其申请量占据整个申请量的半壁江山,而美国、欧洲等国家在等离子弧焊技术中的发展相对均衡。中国在该领域的发展起步较晚,但仍然具有较大的申请量,但大多都基于国外专利技术进行较少的改进,很少涉及基础理论方面的进步,且申请人主要集中在一些高校和科研院所,偏重于对技术的改进,涉及创新的等离子弧焊技术少之又少。因此,在我国等离子弧焊技术仍然依靠于国外,掌握的核心技术仍然很落后。
  2 等离子弧焊技术的发展路线
  2.1 萌芽阶段
  至上世纪50年代以来,等离子弧焊技术首先在美国提出,在专利库中显示,美国公司UNION CARBIDE(US2847555A)于1955年首先提出了一种高压电弧与送丝方式结合的焊接设备。该发明的提出为焊接中提高电弧稳定提供了一种途径,即采用等离子弧可以很大程度上提高电弧稳定性。日本发明专利JP70014175B2于1966年,提出通过在焊接电弧系统中加入电流反馈开关,实现了将转移电弧与非转移电流联合在一起,通过独立的电路分别控制转移和非转移电弧,电弧类型的变化通过开关来实现。
  2.2 发展初步阶段
  日本专利文献JPS5017347B2,首次提出了等离子弧焊的水下焊接,在海洋探测、海洋平台、海洋船舶等领域不可避免要涉及水下焊接。德国于1973年提出发明专利DE2334470A,采用多焊丝送丝结构填充焊缝金属,在电极和工件之间的等离子电弧中送丝,通过第一电源控制电弧的密度以及熔池的熔深,通过第二电源调节焊接电流的强度和送丝的速度,提高了等离子焊接的熔敷速度,大大增加了焊接效率。
  2.3 发展成熟期
  美国专利文献US6124564 A将等离子堆焊技术与焊接机器人相结合,实现焊接机器人等离子堆焊技术,使得等离子堆焊技术向自动化方向发展。北京航空工艺所采用光感传感器对等离子弧焊小孔行为进行监测,实现了等离子弧焊接过程中从被焊金属构件正面实时监测熔池小孔的行为,在以氩气作为等离子气的条件下,不影响焊枪的灵活性和可达性,显著地扩大了适应的焊缝范围。德国专利文献DE60015528T,通过声音传感器获取熔池声音信号,以此判断当前熔池是否穿孔。日本专利文献JP2001105148 A通过等离子弧焊机器人对汽车进行焊接,大大提高了生产汽车的效率。
  3 等离子弧焊重要申请人分析
  自等离子弧焊技术出现以来,日本公司就占据着重要的领域,并且拥有相当数量的专利申请。这些公司都属于重工业领域的领头羊,日本YAMA公司、OSKA公司以及神户制钢等公司都致力于等离子弧焊技术研究。美国通用电气公司也同样在该技术领域拥有一定数量的专利申请。同时,等离子弧焊技术其原理简单,关键技术在于等离子电源、等离子焊枪、等离子气体模块和温控水箱。因此还有很多公司也都有不同程度的涉猎。
  然而,我国研究的主体主要是科研院,而企业却未在研究前列的榜单中,主要的研究成果仍处于实验室阶段未在产业中实施,由于目前专利人和使用人之间的信息不平衡,导致许多研究成果不能为现代化工业服务。
  4 结束语
  随着电子、计算机、智能机器人等的迅猛发展,等离子弧焊技术也朝着多方面发展,例如等离子激光复合技术的快速发展,推动着世界制造业的进步。等离子技术的竞争中我国企业和科研单位的创新产品不足,需加强企业知识产权战略布局,走出国外技术的封锁,推动等离子技术的快速发展。
  参考文献
  [1]朱晨,等.等离子弧焊技术及其应用展望[J].焊接技术,2011,10.
  [2]张文毓,等.离子弧焊技术研究进展与应用[J].现代焊接,2010,9.
  [3]杨帆,等.等离子弧焊接技术在石油行业中的应用[J].金属加工热加工,2009,8.

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