上海东升焊接集团有限公司 胡成平 孙国庆 余学成 刘丽
摘要：本文论述了我国电焊机行业现状及其发展趋势，对近年来交流弧焊机在电焊机行业中所占比例进行了数据统计。详细阐述了当前传统交流弧焊机存在的一些问题，造成企业在原材料消耗和用户使用过程中能耗过大等现象。基于当前交流弧焊机在实际使用中，通常涉及以下四种焊条直径：φ2.5、φ3.2、φ4.0、φ5.0。本文以资源节约和经济实用为原则，提出一种根据焊条所需电流范围来设计并命名交流弧焊机型号规格的新方法。本文以该新方法设计的交流弧焊机系列产品为例，将其与传统以额定****电流命名的同型规格的交流弧焊机进行对比，结果表明：新命名带有焊条直径标志的交流弧焊机在保证电焊条正常焊接功能的情况下，用户选择一目了然，达到了为用户省钱、省心，最重要的是为国家节约了大量的资源和能源，同时也为企业节约了制造成本，为用户节约了设备采购成本。
1、序言
我国作为世界上人口最多、经济增长速度最快的发展中国家，能源形势面临着长期挑战，随着我国经济规模进一步扩大，能源需求正持续增加，能源问题已成为制约我国经济发展的重要因素。由于受技术水平、制造水平、产品价格等因素影响，我国能源利用效率远低于发达国家，为此，国家出台了“能源开发与节约并举，把节约放在首位”的能源战略方针。
目前，钢材是我国最主要的结构材料，其年产量达7亿多吨。我们知道，钢材一般需要经过加工才能成为有给定功能的产品，而焊接是一种将材料进行连接，并成为具有给定结构功能的制造技术。电焊机是现代工业的重要工艺装备，已广泛应用于航天、航空、造船、锅炉、钢结构、化工、冶金、建筑、机械、电力、电子等行业中，是一些生产环节非常重要的加工设备。
2、探索和研究
2.1 电焊机行业现状及发展趋势
电焊机是金属焊接加工领域主要的耗能用电设备，45%左右的钢材和大量有色金属(如：Cu、Al、Ti)都是通过焊割加工成为构件，素有“钢铁缝纫机”之称，而电弧焊机在电焊机产品中应用最为广泛。根据中国电器工业协会电焊机分会2011年10月对国内42家会员单位电焊机制造厂家各种焊机产量的分类统计（如表1所示），在2007年至2010年四年间，随着制造业和钢产业的快速发展, 我国电焊机行业主要产品产量呈现明显增长趋势。
表1 国内42家主要电焊机厂家各种焊机产量（台）
序号 |
产品类型 |
2007年 |
2008年 |
2009年 |
2010年 |
合计 |
1 |
交流弧焊机 |
163295 |
1162255 |
943190 |
1193597 |
3462337 |
2 |
直流弧焊机 |
250278 |
356880 |
623905 |
1071761 |
2302824 |
3 |
自动、半自动弧焊机 |
251372 |
447897 |
376372 |
398148 |
1473789 |
4 |
电阻焊机 |
20787 |
25971 |
234275 |
98503 |
379536 |
5 |
特种专用及成套设备和其它焊机 |
31608 |
20355 |
17468 |
22041 |
91472 |
焊接加工过程中的耗电量占全国发电总量的比例在逐年增高，2010年已被列为国家12类高耗能产品之一，有“电老虎”之称。随着科技进步和技术创新，以及经济快速发展对电焊机日益增长的需求，人们更多地在思考，如何能更低碳，节能，环保，减少投入和浪费，提高生产效率和经济效益。基于电焊机自身特点——焊接时将电能转换为热能，同时其自身也要发热，势必引发人们的思考，如何降低电能消耗，节约能源；如何减少材料消耗，节约资源使用量。
我国人口众多，资源贫乏，我们不能建立在拼资源、拼资金、拼价格的粗放发展模式上，需要合理利用资源、促进市场有效竞争，从而实现消费者、投资者、企业、行业的多方共赢。因此，是我国电焊机行业需要解决的重要问题之一，提高电弧焊机在焊接加工过程中能源利用率，使其尽快步入节能减排的“绿色制造”轨道中去。同时，尽快实施能效标识，以促进节能环保焊机生产，减少高耗能电弧焊机生产已迫在眉睫，大势所趋。
2.2 交流弧焊机在电焊机行业中地位
众所周知，彩电行业中生产电子管式的或黑白电视机的企业早已被淘汰, 但是电焊机行业却不同，交流弧焊机一直还有着广阔的市场，依然呈现出量大面广的景象。表1统计数据表明，2007年至2010年四年间，交流弧焊机年产量从2007年的16万多台，增加到2010年的119万多台，增幅最为明显，在整个行业中占有量的绝对优势。不仅如此，从四年生产的总量上来看，交流弧焊机生产总量最多，高达346万多台，居行业电焊机生产总量第一的位置。
表2数据表明，近两年，交流弧焊机在国内电焊机生产总量中所占比例，仍保持在42%左右，在电焊机分会42家会员单位主要电焊机厂家中占有相当大的比重。若以全国1000多家电焊机厂家制造的交流弧焊机数量加进去，所占的比例会更大。通过表1和表2统计数据不难看出，交流弧焊机在整个电焊机行业中不仅占有量的绝对优势，也占有相当大的比例份额。
表2 国内42家会员单位主要电焊机厂家各种焊机占电焊机总产量的比例（%）
序号 | 产品类型 | 2007年 | 2008年 | 2009年 | 2010年 | 1 | 交流弧焊机 | 22.76 | 12.76 | 42.97 | 42.87 | 2 | 直流弧焊机 | 34.88 | 20.75 | 28.42 | 38.50 | 3 | 自动、半自动弧焊机 | 35.04 | 47.56 | 17.15 | 14.30 | 4 | 电阻焊机 | 2.91 | 6.88 | 10.67 | 3.54 | 5 | 特种专用及成套设备和其它焊机 | 4.41 | 12.05 | 0.80 | 0.79 |
综上，交流弧焊机在电焊机行业中占有量的绝对优势，在短时间内难以改变。但是，交流弧焊机是一种特殊的单相高漏抗降压变压器，功率因数较低，特别是负载状态下功率因数一般不会超过0.6，空载损耗较高，一般为数百瓦特。全国电焊机制造厂家的额定负载持续率通常都是在20%-60%之间，且在实际操作中，由于焊接工位变化和操作人员休息间隔等因素，其实际负载持续率低于焊机设定的负载持续率。在空载待机过程中每小时有0.2～0.6kW.h的电能消耗，焊接时，也存在无功功率，从而在电网中造成大量的线路、设备的能耗损失。因此，如何促进交流弧焊机能更节能更低碳，减少生产和使用中的投入与浪费，电弧焊机在焊接加工过程中能源利用率，将成为当前交流弧焊机设计人员密切关注的焦点。
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