時間:2023-02-28 15:59:23
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Ti(C,N)基金屬陶瓷性能特點及應用現狀
Ti(C,N)基金屬陶瓷是在TiC基金屬陶瓷基礎上發展起來的一類新型工模具材料。按其組成和性能不同可分為:①成分為TiCNiMo的TiC基合金;②添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金屬(如Co)的強韌TiC基合金;③添加TiN的TiCTiN(或TiCN)基合金;④以TiN為主要成分的TiN基合金。
Ti(C,N)基金屬陶瓷的性能特點如下:
(1)高硬度,一般可達HRA91~93.5,有些可達HRA94~95,即達到非金屬陶瓷刀具硬度水平。
(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨損能力,在高速切削鋼料時磨損率極低,其耐磨性可比WC基硬質合金高3~4倍。
(3)有較高的抗氧化能力,一般硬質合金月牙洼磨損開始產生溫度為850~900℃,而Ti(C,N)基金屬陶瓷為1100~1200℃,高出200~300℃。TiC氧化形成的TiO2有作用,所以氧化程度較WC基合金低約10%。
(4)有較高的耐熱性,Ti(C,N)基金屬陶瓷的高溫硬度、高溫強度與高溫耐磨性都比較好,在1100~1300℃高溫下尚能進行切削。一般切削速度可比WC基硬質合金高2~3倍,可達200~400m/min。
(5)化學穩定好,Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具切削時,在刀具與切屑、工件接觸面上會形成Mo2O3、鎳鉬酸鹽和氧化鈦薄膜,它們都可以作為干劑來減少摩擦。Ti(C,N)基合金與鋼不易產生粘結,在700~900℃時也未發現粘結情況,即不易產生積屑瘤,加工表面粗糙度值較低。
Ti(C,N)基金屬陶瓷在具有良好綜合性能的同時還可以節約普通硬質合金所必需的Co、Ta、W等貴重稀有金屬材料。隨著人類節約資源推行“綠色工業”進程的加快,Ti(C,N)基金屬陶瓷必會成為一種大有前途的工具材料。目前,Ti(C,N)基金屬陶瓷材料得到世界各國尤其是日本的廣泛深入研究,一些國家已在積極應用和推廣這種刀具材料,世界各主要硬質合金生產廠家都推出了商品牌號的含氮金屬陶瓷。如日本三菱綜合材料公司開發的NX2525牌號超細微粒金屬陶瓷的硬度達到92.2HRA,抗彎強度達2.0GPa,兼具高硬度和高韌性。我國在“八五”期間也成功研制出多種牌號的Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具,并批量上市,現已發展成為獨立系列的一類刀具材料。
金屬陶瓷與金屬焊接的技術方法
在工業加工生產中,切削加工刀具的刀片與刀桿的連接方式有兩種:焊接式和機夾式。刀具的刀片和刀桿連接的好壞直接影響刀具的使用壽命。宋立秋等通過實驗研究表明:選用焊接式連接刀片和刀桿時,刀具耐用度高;選用機夾式時,刀具耐用度低。由于Ti(C,N)基金屬陶瓷屬于脆性材料,熔點比金屬高,其線膨脹系數與金屬相差較大,使得Ti(C,N)基金屬陶瓷刀片與刀桿焊后接頭中的殘余應力很高,加之與金屬的相容性較差,使得金屬陶瓷與金屬的焊接性較差,一般焊接方法和工藝很難獲得滿意的焊接接頭,目前,采用釬焊和擴散焊對金屬陶瓷與金屬進行連接已獲得成功。隨著研究的不斷深入,又出現了許多新方法及工藝,以下在介紹各種適用于金屬陶瓷與金屬焊接技術方法的同時,指出其優缺點和研究方向。
1熔化焊
熔化焊是應用最廣泛的焊接方法,該方法利用一定的熱源,使連接部位局部熔化成液體,然后再冷卻結晶成一體。焊接熱源有電弧、激光束和電子束等。目前Ti(C,N)基金屬陶瓷熔化焊主要存在以下兩個問題有待解決:一是隨著熔化溫度的升高,流動性降低,有可能促進基體和增強相之間化學反應(界面反應)的發生,降低了焊接接頭的強度;另一問題是缺乏專門研制的金屬陶瓷熔化焊填充材料。
1)電弧焊
電弧焊是熔化焊中目前應用最廣泛的一種焊接方法。其優點是應用靈活、方便、適用性強,而且設備簡單。但該方法對陶瓷與金屬進行焊接時極易引起基體和增強相之間的化學反應(界面反應)。由于Ti(C,N)基金屬陶瓷具有導電性,可以直接焊接,對Ti(C,N)基金屬陶瓷與金屬電弧焊的試驗研究表明是可行的,但需要解決諸如界面反應、焊接缺陷(裂紋等)和焊接接頭強度低等問題。
2)激光焊
激光焊是特殊及難焊材料焊接的一種重要焊接方法。由于激光束的能量密度大,因此激光焊具有熔深大、熔寬小、焊接熱影響區小、降低焊件焊接后的殘余應力和變形小的特點,能夠制造高溫下穩定的連接接頭,可以對產品的焊接質量進行精確控制。激光焊接技術已經成功應用于真空中燒結的粉末冶金材料。據報道,Mittweida激光應用中心開發了一種雙激光束焊接方法。它用兩束激光工作,一束激光承擔工件的預熱,另一束激光用于焊接。用這種雙激光束焊接方法可以實現各種幾何體的連接,并且不會降低原材料的強度和高溫性能,焊接時間僅需數分鐘。該方法可有效防止焊接過程中熱影響區裂紋的產生,適用于Ti(C,N)基金屬陶瓷與金屬的焊接,但對工裝夾具、配合精度及焊前準備工作要求較高,設備投資昂貴,運行成本較高,需要進一步提高其工藝重復性和可靠性。
3)電子束焊
電子束焊是一種利用高能密度的電子束轟擊焊件使其局部加熱和熔化而焊接起來的方法。真空電子束焊是金屬陶瓷與金屬焊接的有效焊接方法,它具有許多優點,由于是在真空條件下,能防止空氣中的氧、氮等的污染;電子束經聚焦能形成很細小的直徑,可小到Φ0.1~1.0mm的范圍,其功率密度可提高到107~109W/cm2。因此電子束焊具有加熱面積小、焊縫熔寬小、熔深大、焊接熱影響區小等優點。但這種方法的缺點是設備復雜,對焊接工藝要求較嚴,生產成本較高。目前針對Ti(C,N)基金屬陶瓷與金屬的電子束焊接技術還處于實驗階段。
2釬焊
釬焊是把材料加熱到適當的溫度,同時應用釬料而使材料產生結合的一種焊接方法。釬焊方法通常按熱源或加熱方法來分類。目前具有工業應用價值的釬焊方法有:(1)火焰釬焊;(2)爐中釬焊;(3)感應釬焊;(4)電阻釬焊;(5)浸漬釬焊;(6)紅外線釬焊。釬焊是Ti(C,N)基金屬陶瓷與金屬連接的一種主要焊接方法,釬焊接頭的質量主要取決于選用合適的釬料和釬焊工藝。李先芬等對Ti(C,N)基金屬陶瓷與45號鋼采用銅基、銀基釬料分別進行了火焰釬焊試驗和在氬氣保護爐中釬焊試驗。火焰釬焊條件下,以H62為釬料的接頭的平均剪切強度為37MPa,以BAg10CuZn為釬料的接頭的剪切強度達114MPa,以BCuZnMn為釬料的接頭的平均剪切強度49MPa;在氬氣保護爐焊條件下,以H62為釬料的接頭的平均剪切強度為37MPa,以Ag72Cu28為釬料的接頭的平均剪切強度為51MPa。通過觀察和分析釬焊接頭的結合情況及剪切試驗,表明Ti(C,N)基金屬陶瓷具有較好的釬焊性。但由于接頭界面處金屬陶瓷中存在殘余應力,導致剪切試驗時均斷在金屬陶瓷上,且釬焊接頭的剪切強度不高。張麗霞等采用AgCuZn釬料實現了TiC基金屬陶瓷與鑄鐵的釬焊連接。近年來還利用非晶技術研制成功了新的含鈦合金系,如CuTi、NiTi合金,可以直接用來釬焊陶瓷與金屬,其接頭的工作溫度比用銀銅釬料釬焊的要高得多。目前,金屬陶瓷釬焊需要解決如何降低或消除界面處金屬陶瓷中的殘余應力和提高接頭強度的問題。
3壓焊
壓焊時基體金屬通常并不熔化,焊接溫度低于金屬的熔點,有的也加熱至熔化狀態,仍以固相結合而形成接頭,所以可以減少高溫對母材的有害影響,提高金屬陶瓷與金屬的焊接質量。
1)擴散焊
擴散焊是壓焊的一種,它是指在相互接觸的表面,在高溫壓力的作用下,被連接表面相互靠近,局部發生塑性變形,經一定時間后結合層原子間相互擴散而形成整體的可靠連接過程。擴散焊包括沒有中間層的擴散焊和有中間層的擴散焊,有中間層的擴散焊是普遍采用的方法。使用中間層合金可以降低焊接溫度和壓力,降低焊接接頭中的總應力水平,從而改善接頭的強度性能。另外,為降低接頭應力,除采用多層中間層外,還可使用低模數的補償中間層,這種中間層是由纖維金屬所組成,實際上是一塊燒結的纖維金屬墊片,孔隙度最高可達90%,可有效降低金屬與陶瓷焊接時產生的應力。擴散焊的主要優點是連接強度高,尺寸容易控制,適合于連接異種材料。關德慧等對金屬陶瓷刀刃與40Cr刀體的高溫真空擴散焊接實驗表明,金屬陶瓷與40Cr焊接后,兩種材料焊合相當好,再對40Cr進行調質處理,界面具有相當高的強度,焊接界面的抗拉強度達650MPa,剪切強度達到550MPa。擴散焊主要的不足是擴散溫度高、時間長且在真空下連接、設備昂貴、成本高。近年來不斷開發出了一些新的擴散焊接方法,如高壓電場下的擴散焊,該方法借助于高壓電場(1000V以上)及溫度的共同作用,使陶瓷內電介質電離,在與金屬鄰近的陶瓷材料內形成了一薄層充滿負離子的極化區。此外,由于材料表面的顯微不平度,陶瓷與金屬間只有個別小點相接觸,大部分地區形成微米級的間隙。集結在微小間隙兩側的離子使這些地區的電場急劇升高,此外加電場可增加3~4個數量級。由于異性電荷相吸,使被連接的兩種材料相鄰界面達到緊密接觸(其間距小于原子間距),隨后借助于擴散作用,使金屬與陶瓷得以連接。
2)摩擦焊
摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下,利用焊接接觸端面之間的相對運動及塑性流動所產生的摩擦熱及塑性變形熱,使接觸面及其近區達到粘塑性狀態并產生適當的宏觀塑性變形,然后迅速頂鍛而完成焊接的一種壓焊方法。摩擦焊廣泛用于同類和異種金屬的連接,對于不同類材料陶瓷與金屬連接的摩擦焊尚屬起步階段。
3)超聲波焊
超聲波焊是通過超聲波振動和加壓實現常溫下金屬與陶瓷接合的一種有效方法。用此方法焊接鋁與各類陶瓷均獲得成功,而且接合時間僅需幾秒鐘。由于此方法的接合能是利用超聲波振動,結合面不需要進行表面處理,設備較簡單,縮短了焊接時間,其成本比釬焊法大幅度降低。該方法應用于金屬陶瓷與金屬的焊接還有待于進一步研究。
4中性原子束照射法
中性原子束照射法利用中性原子束照射金屬與陶瓷的接合面,使接合面的原子“活化”。物質清潔的表面具有極佳的活性,然而物質表面往往沾有污物或覆蓋著一層極薄的氧化膜,使其活性降低。該方法主要是對接合面照射氬等惰性氣體的1000~1800eV的低能原子束,從表面除去20nm左右的薄層,使表面活化,然后加壓,利用表面優異的反應度進行常溫狀態下接合,此方法可用于氮化硅等高強度陶瓷與金屬的接合。
5自蔓延高溫合成焊接法
自蔓延高溫合成(SelfpropagatingHightemperatureSynthesis,縮寫SHS)技術也稱為燃燒合成(CombustionSynthesis,縮寫CS)技術,是由制造難熔化合物(碳化物、氮化物和硅化物)的方法發展而來的。在這種方法中,首先在陶瓷與金屬之間放置能夠燃燒并放出大量生成熱的固體粉末,然后用電弧或輻射將粉末局部點燃而開始反應,并由反應所放出的熱量自發地推動反應繼續向前發展,最終由反應所生成的產物將陶瓷與金屬牢固地連接在一起。該方法的顯著特點是能耗低,生產效率高,對母材的熱影響作用小,通過設計成分梯度變化的焊縫來連接異種材料,可以克服由于熱膨脹系數差異而造成的焊接殘余應力。但燃燒時可能產生氣相反應和有害雜質的侵入,從而使接頭產生氣孔和接頭強度降低。因此,連接最好在保護氣氛中進行,并對陶瓷與金屬的兩端加壓。日本的Miyamoto等首次利用SHS焊接技術,研究了金屬Mo與TiB2和TiC陶瓷的焊接,試驗利用Ti+B或Ti+C粉末作為反應原料,預壓成坯后加在兩個Mo片之間,利用石墨套通電發熱來引發反應,成功地獲得了界面結合完整的焊接接頭。何代華等采用燃燒合成技術成功地制取了TiB2陶瓷/金屬Fe試樣,且焊接界面結合良好,中間焊料層Fe的質量百分含量較高時,界面結合優于Fe質量百分含量低的界面結合情況。孫德超等以FGM焊料(功能梯度材料)成功實現了SiC陶瓷與GH4146合金的SHS焊接。目前SHS機理研究尚未成熟,設備開發和應用投資頗大,所以SHS焊接尚未工程化。
1.焊接技術在石油油氣儲罐中的應用
在石油氣體、液體及液化氣被開采加工之后,需要將其裝入到油氣儲罐中,也方便運輸及使用,而由于油氣在不同應用中的客觀需求不同,油氣儲罐也存在很多不同類型,而焊接技術是油氣儲罐制造過程中最主要應用的技術之一。在制造油氣儲罐的過程中,主要應用氣電立焊、焊條電弧焊、藥芯自動焊以及埋弧自動焊等焊接技術,普遍來講,如果需要建造比較大型的頂部漂浮儲罐,當前一般采用比較先進的自動焊技術進行制造。
2.焊接技術在油氣運輸管道中的應用
與油氣儲罐相比,油氣運輸管道具有更加方便、安全性強、成本投入小、利用率高等優勢,更適合石油及天然氣的運輸,正是因為油氣運輸管道有以上諸多優勢,當前全世界的油氣運輸管道正每年以幾何形態遞增。在建造油氣運輸管道的過程中,主要應用纖維素、低氫、藥芯焊絲等焊條下向焊方式,其中,低氫焊條下向焊技術能夠用于相對比較惡劣的制造環境,而藥芯焊絲屬于以眾暴寡半自動焊接技術,近年來在我國大力推廣。
二、焊接技術在石油鉆采機械中的應用
1.焊接技術在油田采泵中的應用
現階段,我國在油田開采過程中使用的泵體主要分為兩類,其一為應用于石油、油氣、液化氣等流體資源傳輸的地面輸油泵,其二為應用于石油資源抽取的抽油泵。而與之相對應的油田采泵焊接方法也主要有兩種,其一是制作采泵過程中所應用的焊接技術,其二是在采泵出現破損或漏洞時進行泵體修補的焊接技術。主要的按揭方法有堆焊、焊條電弧焊、擴散焊、摩擦焊等。另外,隨著石油開采技術的不斷提高,為保證油田采泵為油田開發帶來更高的效益,一些新型的焊接技術與工藝,也被逐漸應用到油田采泵中。
2.焊接技術在采油鉆桿中的應用
油田的開發與開采離不開油氣井鉆探工作,而石油鉆桿便是鉆探工具中最為重要的組成部分,在石油鉆桿的應用過程中,需要利用焊接工藝將鉆桿工具與被焊管體之間進行連接,這關系到石油開采的效率和質量。最早應用于采油鉆桿的焊接技術是電弧焊與閃光對焊,而隨著科學技術的不斷發展,如今在采油鉆桿中所采用的是先進的連續驅動或慣性的摩擦型焊接。焊縫質量的高低取決于鉆桿工具與被焊管體之間的焊接生產效率。現階段,在我國采油鉆桿焊接工作中,使用最廣的是慣性摩擦焊接工藝。
3.焊接技術在采油鉆頭中的應用
在石油開采過程中,會遇到很多特殊情況,針對特殊情況需要用特殊的方法進行處理。在石油開采中,常常會遇到比較堅硬的巖石阻礙最佳開采路徑,這時便需要運用采油鉆頭,將巖石破除。而巖石破除情況的好壞還會對鉆井的質量、石油開采的工作效率以及開發鉆井的成本產生很大影響。在采油鉆頭的種類方面,可以分為牙輪與PDC兩大類。而焊接技術主要應用于鉆頭的修補與加工,根據不同的鉆頭材料,需要運用不同的焊接工藝。
2高端裝備制造對焊接材料和焊接技術的需求與挑戰
在高端裝備制造過程中,需要對焊接技術和焊接材料等兩方面進行深入介紹。現如今,從焊接材料的種類上進行分析,主要有低合金鋼,不銹鋼,鋁合金以及鈦合金等材料,這些焊接材料主要用于釬焊以及特征焊為主。從材料的技術形態上看,主要有絲狀、條狀以及帶狀等等。從這些因素上可以看出,高端裝備制造工程對于焊接材料的相關技術指標要求比較嚴格,同時其復雜性也比較突出。需要對材料的技術性能指標進行明確和保證。通常情況下,材料的技術性能指標需要達到一定的穩定性和高效性,這樣才能保證焊接材料達到相關技術標準。高端裝備制造對焊接材料的技術性能也提出了一定的挑戰,首先,在研發方面,焊接材料技術發展中所面臨的最大挑戰就是焊接材料的成分、組織以及性能之間關系的處理。其次,在實際的材料生產制備中,所面臨的技術挑戰主要有三點:①高端裝備制造原材料和輔助材料的質量需要進行嚴格把關。②制高端裝備制造焊接技術和相應的焊接裝備性能也是不可忽視的重要因素。③由于焊接材料的系統性比較強,因此焊接材料制備技術的研究非常重要,不容忽視。每一個焊接技術環節都應該嚴格按照相應的標準來進行。其中包括焊條大壓力壓涂技術,劑匹配技術以及燒結焊劑的造粒技術等等。從比較典型的拉絲工藝上看,國內的研究所受到的影響因素較多。為了對拉絲工藝進行優化,需要選擇科學合理的配劑,以及拉絲的制定工藝等等。④在焊接材料和焊接技術的質量控制方面也面臨著一定的挑戰。具體來說可以從兩個方面來闡述:第一,現如今,信息化和智能化技術比較發達,但是從焊接技術的控制方面來看,在線質量檢測技術的落后現象比較嚴重,焊接技術檢測還只是停留在對幾何尺寸進行檢測,深入程度不夠。所以,在實際的工作中,對于焊絲的應力以及變形的情況等方面還無法進行詳細地檢測。第二,焊接材料的工藝性對于焊接技術的發展也提出了較高的要求,但是焊接技術中涉及到的焊接工藝參數和材料的質量無法達到相關的標準,不能從本質上對焊接功能和材料工藝進行解釋,可見,焊接工作的質量控制方面還不健全,亟待改善。
3高端裝備制造的新型焊接技術
3.1活性化焊接技術
活性化焊接能很好的克服普通TIG焊方法熔深淺、對材料成分敏感的缺點。與普通TIG焊方法相比,相同的焊接參數,活性劑能使熔深增加200%~300%,焊接時間減少50%,焊接效率提高2-6倍,焊接成本也相應減少,在高端裝備制造的焊接作業中能夠發揮很好的作用。
3.2高速焊接技術
高效焊接技術一直是高端裝備制備焊接技術的重點發展方向,目前已經取得了一些成就,例如熔化極等離子弧焊接技術,這種技術綜合了熔化極氣體保護焊和等離子弧焊的優點,非常適宜鋁鎂等輕金屬及合金的焊接。在焊接薄板時,可以實現高速焊,例如對2mm鋁板,焊接速度可達3000mm/min;對于厚板連接,其熔敷效率高,參數范圍廣,焊接過程穩定。由于等離子弧對接頭區的充分清理作用,焊縫中氣孔缺陷明顯較少,尤其適合在高端裝備這種對焊接質量要求較高的焊接作用中使用。
2鍋爐壓力容器制造中焊接自動化技術的應用
2.1膜式壁焊機
我國的工業發展比較迅速,伴隨著工業的發展,焊接技術也表現出了時代性的特征。由于人口的增加和社會需求的增加,鍋爐壓力容器的制造水平也獲得提升。在焊接自動化技術的應用中,具有代表性的一種叫做膜式壁焊機。該設備主要有氣體保護焊和埋弧焊兩種工藝。在起初的階段,我國由于技術不純熟,因此依賴于進口。后續的研究成功后,便開始應用自己生產的設備。從現有的應用來看,哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠等,主要是運用膜式壁焊機中的氣體保護焊;而上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠等主要運用埋弧焊工藝。氣體保護焊屬于比較簡單的焊接自動化工藝,現有的應用范圍不是很大,但其穩定性和安全性較高,因此北方運用較多。埋弧焊屬于高端一些的焊接自動化技術,同時效率較高,但由于在自動化方面融入的元素不是很多,因此需要在一定程度上增加人工操作,日后的提升空間較大。
2.2直管接長焊機
鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的,僅僅憑借膜式壁焊機,并不能長久的滿足要求。為此,技術人員通過長期的調查和研究,制定了全新的焊接自動化技術——直管接長焊機。該焊機的優勢在于,其擁有的自動化程度較高,能夠滿足日常焊接中的較多工作,即便是應對一些技術性較強的焊接,也沒有表現出較多的問題,總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作,引進了管子預處理線,該線包括管子定長切斷、管端數控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機等先進的設備和裝置,采用了PLC自動化控制技術,實現了自動化生產。在所有的設備當中,管端數控倒角機是一個非常重要的設備,這一設備利用旋轉及軸向進刀的過程中,可以根據管子的規格及要求編制相應的切削程序,快速、標準、優質的切割出各種坡口。由此可見,直管接長焊接的功能性較多,日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應用。
2.3馬鞍形焊機
鍋爐壓力容器在現階段的應用中,常常是為了滿足一些特殊要求而設定的,為此,僅憑上述的兩項技術,依然沒有完全的滿足需求。經過探究,技術人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設備。該設備能夠應對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一,該焊接技術,利用數控技術建立數學模型,保證設備的形狀和具體功能不會發生偏差。第二,主管與焊槍的同步運用,使得焊接的效率和質量穩步提升,并且有效的解決了兩直徑相近的相關結構焊接質量問題,總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中,可將上述的三種焊接技術,廣泛應用與鍋爐壓力容器制造中,并深入研究,健全技術體系和應用方式,創造更多的效益。
改革開放以來,武漢市的經濟一直保持穩定快速發展的良好態勢。“十一五”以來,2005-2012年武漢市的GDP增加了3.58倍。這個數字高于同期全國累計同比增長率,為全國經濟持續增長做出了極大貢獻,發揮了武漢市作為中部地區中心城市的示范作用。但近年來武漢市經濟增長步伐明顯減緩,呈現增長乏力的疲軟態勢。雖然在全球經濟危機大背景下,武漢市的發展難以獨善其身,但武漢市自身的產業結構確實存在許多問題和弊端。所以,找出其中的短板和瓶頸,提出相應的有建設性的對策建議,為經濟增長提供強勁的動力支持已是當務之急。
一、武漢市產業結構發展的現狀與特點
三大產業對經濟增長率貢獻的背后是產業產值的增加和產業結構調整與升級。武漢市產業結構在經濟發展過程中不斷調整和優化,但由于種種原因,最終結果并不如人意。
1.第一產業占比不斷下降,生產方式比較落后
武漢市第一產業比重波動較小,除在2011年到2012年略微有所上升外,在其他年份都持續小幅下降。內部結構不斷優化,但主要生產經營方式還是以傳統的為主。產業化水平較低,投入產出率低,難以滿足市場多樣化需求,不利于收入的增加。傳統的農業貢獻了第一產業的大部分產值,農村居民家庭人均純收入中農業占比近四分之三,而林、牧、畜業的發展明顯力度不夠,未能充分利用豐富的水資源和濕地資源的優勢,發展特色農業。
2.第二產業占比略微上升,內部輕重工業比重失衡
第二產業比重呈輕微振蕩,總體略微有所上升。從2005年的45.57%升至2012年的48.22%。工業占據了第二產業產值的絕大部分,一般在82%以上。但內部輕重工業比例嚴重失調,呈現明顯的重工業化,以汽車、鋼鐵、冶金、石油化工為主導產業,卻以資源過度使用及環境污染為代價。造成不可逆轉的對環境的破壞,產業選擇重合度較高,利潤空間被壓縮,工業低水平結構性等矛盾突出。致使地方性產能過剩,雖然在短期內可以保證短期較高的產值,但難以為繼。同時,輕工業的發展被嚴重忽視,不僅損失了大量的產值,也割斷了一、二產業間的聯系,使產業關聯度過低,聯動效果不佳。
3.第三產業占比振蕩變化,新興產業發展不足
第三產業的比重呈現先升后降的態勢,從2005年的49.57%一路升至2010年的51.44%,而后便出現小幅下降,直至2012年的48.02%。在第三產業的比重總體偏低的情況下,發展速度滯后,而第三產業大多是勞動密集型產業,較低的水平使得原本就供過于求的勞動力市場的就業形勢更為嚴峻。內部結構也局限于傳統的商務服務業、倉儲業和運輸服務業,經營方式落后,競爭力低下,發展空間小,而具有“三高”特征的金融、信息、軟件、旅游等新興服務業發展力度不足,導致武漢市第三產業的總體發展情況不佳,難以形成競爭力。
表 一
從總體看,武漢市的二、三產業產值占比95%以上,是經濟增長的強勁推動力(見表一)。產業結構不斷優化,內部結構日趨合理。但與上海、北京等城市進行類比后,不難發現武漢市產業結構調整和優化的速度和深度還差強人意。武漢市第二產業比重嚴重偏高(占比50%以上),第三產業發展明顯不足。產業結構升級的速度遠遠落后于東部發達地區。不合理的產業結構導致了市場要素價格的扭曲,對資源的有效配置極為不利。也使得武漢市與東部地區的差距越來越明顯,并且過度偏重工業的發展模式,致使產業結構發展的協調性和關聯度不高。
由此可知,在武漢市產業結構不斷調整和優化過程中,確實存在制約經濟快速發展的弊端和問題。為確保要素的合理流動,資源的更好配置,總體效益的不斷提升,經濟的持續增長,產業結構調整與升級必須提到議事日程上來。同時,產業結構調整與升級是一項涉及風險和外部性的創新活動,在路徑選擇時必須深思熟慮,考慮周全。
二、基于偏離-份額模型對武漢市產業結構的實證研究和分析
偏離-份額分析法是把區域經濟的變化看成一個動態過程,以其所在地區或整個國家的經濟發展為參照系,將區域自身經濟總量在某一時期的變動分解為份額、結構偏離分量和競爭力偏離三個分量,說明區域經濟發展和衰退的原因,評價區域經濟結構優劣和自身競爭力的強弱,找出區域具有相對競爭優勢的產業門類,進而確定區域未來經濟發展的合理方向和產業結構調整的原則。
本文選取了目標區域武漢市及其所在大區域湖北省2005―2012年的國內生產總值(GDP)、第一、二、三產業產值,將數據的單位換算為億元,基于偏離-份額模型,計算得到武漢市各個產業的偏離-份額數據(見表二)。
表二
1.對武漢市各產業的份額偏離的分析
整體上來看,武漢市各產業的份額份量具有相同特征:第三產業最大,第二產業次之,第一產業最小。隨著時間的推移,武漢市各產業的份額分量呈現穩步增長的良好態勢。但也不難看出,發展的同時差距也在逐步顯現:二、三產業的增長速度明顯快于第一產業,且份額分量之和遠遠大于第一產業。第二、三產業的份額分量相當,差異較小,說明武漢市經濟整體水平處于工業化和服務業并進的階段。
2.對武漢市各產業的產業結構偏離的分析
從縱向時間序列上看,武漢市第一產業的產業結構分量一直為負數,且絕對值不斷增加,表明第一產業結構不太合理,層次低下,阻礙了武漢市經濟的發展。第二產業的產業結構分量除2007年為-4.18外,總體上為正值,且保持增長趨勢,說明武漢市第二產業結構整體優化程度較高,對經濟發展的促進作用明顯,并且促進作用在逐步強化。第三產業的產業結構分量在2006-2007年為正值,促進了經濟發展,但在2008年后發生逆轉,2008-2012年內一直保持為負值,且其絕對值還在不斷增加,嚴重阻礙了經濟的健康發展,產生了負面的影響。從截面上進行分析可知,雖然總體上武漢市產業結構份量總量為正,但也存在很多不和諧因素,需要予以重視。每年均有兩個不合理的產業結構抑制了經濟的增長,這些結構未能自行調整,反而進一步加劇。因此,武漢市產業結構確實存在許多不合理和不協調問題,產業結構調整與優化勢在必行。
3.對武漢市產業競爭力偏離的分析
第一產業競爭力除在2006年為0.44 和2012年為12.76外,其他年份一直為負,競爭力不斷下降。第二產業競爭力除在2007年具有0.14微弱競爭優勢外,在其他年份一直為負,競爭力嚴重不足。第三產業在開始的2006-2007年里,其競爭力為負,難以與其他產業抗衡。但在接下來的年份中,競爭力呈上升態勢,得到顯著提高,市場占有率極大提升。總的來說,武漢市的三大產業,在近些年內,除第三產業的競爭力略有上升外,第一、二產業競爭力不斷下降。因此,調整和優化第一、二產業的結構,提升競爭力已是當務之急。
綜上所述,武漢市產業結構的主要問題表現在第一產業占比過高,內部結構較為單一,投入產出低,整體效率水平低下;第二產業占比總體上較為合理,整體發展較好,但以重工業為主的發展模式導致產業同構現象明顯,資源配置不合理,規模效應較低,缺乏競爭力;第三產業的占比有待提高,內部結構急需完善,技術含量有待提升,對人才的吸納能力需要。
三、武漢市產業結構調整和升級的對策建議
1.兼顧質量和效益,推進農業產業化,實現農產品多樣化和特色化
武漢市自然資源得天獨厚,水資源極為充足。由于第一產業發展模式單一,以傳統的水稻、小麥、玉米和大豆為主,未能充分發揮好比較優勢,種植水生經濟作物,發展漁業和養殖業。今后,應在原有單個家庭承包責任制基礎上,加快土地扭轉,鼓勵多樣化合作;改變傳統的種植模式,使水面動、植物生產互補,實現水陸“雙贏”;按照市場需求,豐富農產品的種類,提高農作物的經濟價值和附加值,帶動關聯的食品加工制造業的發展。
2.統籌發展輕重工業,集約發展主導產業,大力培育優勢產業
在大力發展制造業基調下,第二產業整體發展狀況良好。但由于“重型化”較為明顯,產值主要是由汽車、鋼鐵、冶金、石化等重型工業貢獻的,不僅對資源依賴性較強,而且是以犧牲環境為代價的。所以,需要通過平衡輕重工業的比重,保持產業內的良性互動。作為主導產業的重工業應通過產業集聚,加強對資源的整合,實現集約發展;通過技術創新提升企業對工業“三廢”的處理能力,發展循環經濟,提高資源的利用效率;針對產業中的國有比重過大的問題,應加快國有企業改革進程,使經營體制更靈活。并通過加強與周邊地區的合作與交流,比如,針對作為主導產業的汽車行業,發揮與襄陽、十堰、宜昌等地區的產業聯動作用,實現規模經濟,實現共同協調發展;對具有優勢的煙草、食品、紡織等輕工業應加大扶持力度,使其能在服務于農產業的基礎上,形成完善的產業鏈,創造值得信賴的品牌,增強產業競爭力。
3.利用區位優勢,發展生產業,重視新興科技產業
第三產業總體規模不大,具有明顯的結構缺陷。由于以傳統的餐飲和商貿零售服務為主,金融、信息、咨詢、物流、旅游等生產業發展嚴重不足。首先,武漢市應增強發展第三產業意識,在發展工業的同時兼顧第三產業;其次,武漢市位于中國的中部腹心部位,水陸空交通樞紐完備,具有明顯的區位優勢。應大力發展物流產業;同時,應通過大力發展旅游文化產業,弘揚武漢具有特色的漢味文化和歷史文化古跡;最后,武漢東湖地區是中國較大的智力密集區,集聚了大批高校,科研實力雄厚。應做好產學研對接,充分提升自主創新能力,大力發展新興科技產業。
四、對武漢市產業結構調整與升級的研究結論與展望
基于對產業結構調整研究的結論和武漢市產業結構的現狀,利用偏離-份額模型對產業結構進行實證分析,我們得出武漢市產業結構具有第一產業占比過高,結構單一,缺乏競爭力;第二產業占比較為合理,但以“重型化”為主,同構現象明顯,內部亟待升級;第三產業占比有待提高,應發展新興服務業的結論。并從三大產業的角度,對武漢市產業結構調整與升級給出了第一產業兼顧質量和效益,推進農業產業化,實現農產品的多樣化和特色化;第二產業統籌發展輕重工業,集約發展主導產業,大力培育優勢產業;第三產業整合利用區位優勢,發展生產業,重視新興科技產業的對策建議。
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改革開放以來,我國的國民經濟取得了尤為迅速的發展,而隨著物質基礎的日趨牢固,當前對各種基礎設施建設的需求也越來越大,對各型建筑的要求無論是數量還是質量都有極大的增長,這一方面是生產力發展的迫切需要,另一方面是建筑行業本身能力與水平不斷提升的內在要求。鋼結構建筑作為當前建筑物中的一種主要形式,可以說與混凝土建筑具有同等重要的地位,并且鋼結構建筑還具有諸多混凝土建筑不具備的性能,因此被越來越多的應用到建筑之中。時代的發展對于建筑提出了更高的要求,鋼結構建筑的焊接技術也需要保持與時俱進。
1 我國鋼材的使用情況概述
我國每年的鋼產量是非常大的,而巨大的鋼產量意味著巨大的焊接需求。建筑行業是鋼鐵的消耗大戶,因此探究建筑鋼結構的焊接技術具有重要的意義。相較于其他的建筑形式,鋼結構建筑的施工周期更短,適應性強、外形豐富、施工方便,因而鋼結構被廣泛應用于高層建筑、廠房、倉庫、碼頭、橋梁等的施工中,現代經濟的發展使得各種基礎設施的建設項目越來越多,對于鋼材的用量越來越大的同時,對鋼結構的焊接技術也提出了更高的要求。
2 建筑鋼結構焊接技術現狀分析
2.1 焊接技術和焊接材料的發展現狀
近些年來我國除了在經濟方面取得了舉世矚目的成就,在工業方面同樣實現了跨越式的進步。隨著鋼結構建筑在建筑領域中的應用越來越廣泛,各種新型建筑鋼結構的焊接技術也層出不窮,焊接技術的進步帶來了鋼結構建筑的發展。當前各種焊接技術種類繁多,但是并沒有出現哪一種焊接技術能夠廣泛適用于各種建筑鋼結構的焊接之中,鋼結構建筑的施工仍舊需要根據建筑的原材料以及焊接材料來確定焊接技術與焊接工藝。
2.2 建筑鋼結構焊接設備的發展現狀
焊接設備的質量與建筑鋼結構焊接的質量息息相關,雖然我國的鋼結構建筑越來越多,對于焊接技術的應用也越來越多,但是在焊接設備方面的發展卻一直處于停滯狀態,當前焊接施工中很多設備都是從國外進口或者采用國外技術在中國制造,我國并不具有核心知識產權,這不僅帶來了更加高昂的焊接成本,也不利于我國鋼結構行業的發展。從當前的情況來看我國的鋼結構制造企業與國外企業仍舊存在一定的差距亟待彌補。
2. 3 焊接技術人員的培養現狀
隨著市場上的鋼材的種類日益增多,鋼結構的焊接工作對于技術人員的技術水平及綜合素質的要求也越來越高,雖然我國的鋼結構建筑被廣泛的應用,但是對于專業技術人員的培養卻仍舊稍顯不足,與發達國家相比我國在對相關技術人員的培訓、管理以及資質考核等方面還有諸多差距,這就導致了從事建筑鋼結構焊接的工作人員職業素質參差不齊,既不利于建筑工程的施工也不利于我國焊接技術的發展。
3 建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢
3.1 新技術的創新應用
1) 高強鋼焊接技術。隨著城市土地資源的日益稀缺,城市的建筑越來越高,這就對建筑鋼結構的強度提出了更高的要求。當前將高強鋼應用于建筑鋼結構中的情況也越來越多,為了保證高強鋼焊接之后的強度能夠達到要求,高強鋼的焊接技術更為嚴格,需要控制好焊接電壓、電流、焊接速度、冷卻時間以及焊縫當中碳氧等元素的配置比例,同時還要控制好應力和變形。
2) 低溫焊接技術。建筑鋼結構的焊接同樣會受到溫度的影響,在低溫下焊接時焊縫會出現裂紋,在工作狀態下容易發生脆斷,而低溫焊接技術的出現則很好地解決了低溫天氣對于鋼結構施工的影響,國家體育場“鳥巢”的鋼結構工程就是最顯著的代表。一般來說低溫焊接技術的應用溫度要在 -15 ℃以上,溫度太低時測溫儀以及送絲機的工作狀態難以保障。
3) 組合樓板栓釘穿透焊技術。當前我國高層建筑鋼結構對于組合樓板的使用也越來越多,這使得組合樓板栓釘穿透焊技術應時而生。所謂的組合樓板栓釘穿透焊技術指的是在焊接時通過電弧的燃燒使得栓釘穿透壓型鋼板并焊接在鋼梁的表面上,栓釘將組合樓板緊密結合在一起,使得樓板的強度能夠達到設計使用的需求。
4) 鑄鋼及鑄鋼節點焊接技術。對于一些跨度比較大的大型廠房建筑或者體育館類的建筑,鑄鋼及鑄鋼節點焊接技術得到了很好的應用。鑄鋼及鑄鋼節點焊接技術在處理復雜多變的建筑造型時更為有效,但是這種焊接方式也不是最完美的,因其含碳量比較高,在焊接時容易帶入各種雜質,而且鑄態時的組織晶粒比較大,導致了其焊接性能會相對差,所以鑄鋼節點對于焊接工藝的要求也很高,主要表現在減少殘余應力來防止裂紋的產生。
3. 2 焊接設備的創新發展
隨著科技的發展,焊接設備也處在不斷的更新換代之中,當前建筑鋼結構焊接施工中主要使用的機械有手工電焊機、電渣焊機、MIG 和 MAG 焊機、埋弧焊機等,隨著科技的發展以及人們對于可持續發展的不斷追求,焊接設備必將朝著高效節能的方向發展。新型焊接設備可以采用逆變電源以及微處理器,逆變電源的出現能夠顯著降低焊接設備的質量和體積,而微處理器的應用則能夠提高其智能性,用同一臺焊接設備實現多種焊接技術。
3. 3 提高焊接技術人員的素質
焊接技術人員的職業素質對于建筑鋼結構的焊接質量的影響至關重要,而隨著各種新型焊接技術的發展,焊接技術人員必須不斷地提高自身的職業素質才能滿足建筑鋼結構焊接的要求。作為一門專業性非常強的技術,從事建筑鋼結構焊接技術的人員需要進行嚴格的培訓和考核,獲取相關的操作資格,以此來保證操作的質量。而各種新型鋼材的出現使得新興的焊接技術也層出不窮,想要提高建筑鋼結構的焊接質量,相關焊接的工作人員需要不斷提高自身的知識水平,了解各種新型鋼材的物理性能和焊接方法,從而推動焊接技術的發展。
4 結語
高層建筑的形式層出不窮,鋼結構建筑的廣泛使用對焊接技術提出了更高的要求,筆者從焊接技術和焊接材料的發展現狀及建筑鋼結構焊接設備的發展現狀、建筑技術人員的培養現狀探究了建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢,作為我國經濟發展的支柱型產業,建筑鋼結構焊接技術在建筑行業中占有舉足輕重的地位,建筑行業需要審度當前科技發展的形勢,從新技術、新設備、新人員三個角度來考慮建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢,從多個方面來提高建筑鋼結構的焊接質量,以便充分保證建筑物的整體質量,繼而創造更大的經濟效益和社會價值。
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漢代是我國歷史上的繁榮時代,經濟、文化發展迅速,尤其嵲謐笆喂ひ樟煊潁器物造型設計古樸無華,裝飾紋飾看似隨意卻嵅皇а轄鰨表現手法更是繁復、多元,成為古代工藝史上不容忽嵤擁吶匾槐省H紓漢代漆器、磚瓦、絲織、石雕等裝飾藝術各具嵦厴。當代平面設計在迎來新的創新發展契機的情況下,可以嵈雍捍裝飾藝術中尋找靈感,挖掘漢代裝飾藝術的紋樣、造型、嵣彩及其他內涵,推動當代平面設計的蓬勃發展。
一、漢代裝飾藝術與當代平面設計的融合
漢代裝飾藝術代表了我國古代裝飾設計的鼎盛與繁榮,雷嵐繚在《幾何形圖案》中提出:“漢代地磚與墓壁磚的四方連續紋嵮都可以歸入幾何形象的構造一類,細觀其構造方法,是依據崱米字格’的基礎,定出形象的方位,組成富有變化而又統一齊整嵉母窬幀!鋇貝平面設計實踐應該立足于過去與當下的藝術審嵜潰借鑒和挖掘漢代裝飾藝術的特色,促進當代平面設計創新實嵓。回顧漢代裝飾藝術的發展歷程可知,其在藝術、技術和材料嵮襠隙季哂薪細叱刪汀H紓漢代漆器,無論是造型、色彩還是嵨蒲設計,都體現了低調中蘊含奢華的表達意趣。又如,云氣紋嵉謀浠手法、紅與黑的生動彩繪,以及以古絲綢為載體的服飾藝嵤酰更是成為溝通東西方文明的重要載體。漢代不同工藝設計嵵械淖笆偽硐鄭所呈現的裝飾動感更具時代特色。如,漢代方磚嵕哂星苛業鬧魈獗硐至卷云紋多在圓形器物上進行四等分,變嵒較多;四神紋成為漢代瓦當的代表紋樣,呈現出韻律美。在石嵉窳煊潁圓雕以石頭為載體進行刻飾,活靈活現而質樸古拙;平嵉褚閱故搖㈧秈媒裝飾為主,富有生活氣息,表達情節內容。嵥孀攀貝的變遷,各類海報設計、商標設計、包裝設計不斷涌嵪幀T嚼叢蕉嗟納杓剖將目光轉向傳統裝飾藝術元素,如靳埭嵡俊⒊掠準岬戎名設計師,不斷挖掘傳統裝飾文化,豐富當代平嵜嬪杓拼醋髁楦校吸收東方文化的神韻,展現傳統裝飾藝術的魅嵙Α#
二、當代平面設計中對漢代裝飾藝術的應用實踐
漢代裝飾藝術所表現的獨特藝術神韻和視覺語言形式,吸嵰了眾多當代平面設計師的目光,并在當代平面設計中得到了嵔杓和應用。
1.對漢代裝飾藝術中色彩的運用
從漢代裝飾藝術的色彩發展來看,紅色與黑色是最具有典嵭托院痛表性的色彩。如,在漢代漆器工藝中,不同器型結構中嵉那線形表現最為豐富。一些漆盤、漆盒、耳杯等,造型別致,既嵤滌糜指揮兇笆渦浴:焐、黑色的相間使用,以及輔以白色、黃嵣、粉綠等色彩,逐漸成為漢代裝飾藝術色彩使用的獨特風格。嵑焐和黑色在視覺表現上富有沖擊力,華美且不失穩重。當代嵠矯嬪杓剖Τ掠準嶸樸詿雍捍裝飾色彩中提煉創作靈感,將紅、嵑諏繳融入平面設計。如,陳幼堅在某月餅包裝盒的設計中就嵱昧撕捍漆器的色彩與造型,通過融入傳統文化氣息表達明嵖臁⒂叛諾慕諶綻衿販瘴А#
2.對漢代云氣紋等傳統紋飾的應用
從漢代裝飾紋樣發展來看,云氣紋、人物紋、動物紋、植物嵨啤⒓負撾頻冉銜常見,其流動、神秘、輕靈的風格具有藝術審美嵦厴。在漢代的一些織造工藝中,云氣紋的運用較廣,它既可以嵉ザ朗褂茫也可以組合使用,其緊密、勻稱的流動風格,增強了藝嵤醴瘴АT破紋源自中國傳統文化中對自然的崇拜,在藝術氣嵵噬希云氣紋裝飾具有整體的和諧美,既隨意又不失靈動,既奔嵎龐志哂兄刃蛐裕為不同的裝飾載體營造了靈動的空間。靳埭嵡吭諫杓浦欣鐘諭誥蠐胩崍洞統紋樣,特別是對水墨意境、吉祥嵨剖巍⒋統民俗文化元素的巧妙運用,使其作品更加具有傳統文嵒意蘊。如《漢字》海報,將“山、水、風、云”四字融為一體,結合嵙慫墨畫的創作表現形式,在視覺呈現上輕靈飄逸,造型變化多嵮,大量的留白也凸顯了傳統文化的人文思想。
3.對漢代裝飾風格的運用
漢代裝飾藝術具有獨特的風格,云氣紋所表達的動靜之美,嵓扔兇笆畏繚希又有征服氣勢。此外,不同粗細線條的融合,也嵢迷破紋的紋飾風格更加鮮明。簡言之,可以將漢代裝飾風格嵏爬ㄎ“質”“動”“緊”“味”四個字。所謂“質”,就是質樸無華、不嵈舭澹充滿了古拙之氣;所謂“動”,就是流動感,富有變化的裝飾嵎瘴В增強了裝飾體的生動與氣勢,如飛禽走獸栩栩如生、花鳥嵆嬗懔槎勁健;所謂“緊”,就是結構布局疏密有序,圓滿而不顯嵉昧杪遙緊湊而不顯得繁縟,充實而不顯得堆砌;所謂“味”,就是嵔裝飾美作為意蘊表現的主題,突顯了漢代裝飾寫意風的韻嵨丁:捍裝飾風格蘊含豐富的人文思想與情感,擯棄了藝術設嵓浦卸哉媸瞪活的純粹性表達,而是將境界的打造作為裝飾的嵵匾方向,在取舍之間升華了藝術氛圍。
4.對漢代裝飾手法的運用
裝飾手法是裝飾藝術的一種表現形式,主要有以下幾種嵗啾稹R皇潛湫問址ǖ撓謾:捍在人物形象刻畫上,以剪影嵎ń行側面處理,從而表現人物形象的獨特特征與性格特色。嵍是分割手法的應用。分割手法也是畫面構圖的一種表現形嵤健:捍裝飾繪畫實踐中多用線進行分割處理。如,漆器、石嵪瘛⒅錦等中的云氣紋,往往利用直線進行分割,融入散點透視嵭。三是填充手法的應用。漢代裝飾藝術中往往不留白,而嵤翹畛涓骼嘍物、植物、文字等紋飾。如,漢畫像石中的人物之嵓涮畛淦淥紋飾,表現動靜融合的意境。四是見地法的應用。嵑捍畫像石、圓雕裝飾往往剔除紋樣外的空間,獲得了良好的藝嵤跎竺佬。在當代平面設計中可以借鑒漢代裝飾藝術的多種嵶笆問址ǎ特別是剪影法,應用廣泛,觀者能夠通過視覺聯想體嵒嶙髕返納竺酪庠獺7腡栽凇都且洌保泊巍紛髕返納杓浦校借鑒漢嵈畫像石的分割法、剪影法,將童年記憶中的葫蘆、荷、龍舟等形嵪蠼行歸納、簡括,表現對傳統文化的深刻詮釋,既溫馨又別具嵰桓瘛3滔嬡繚凇斷采廈忌搖紛髕返納杓浦校利用漢字結構形式,嵧誥蚍指畹悖在對四個漢字的結構對稱化處理中,將“喜”字進行嵙聳泳跎系謀湫斡臚騁弧#
結語
總體來看,漢代裝飾藝術成就不僅僅表現在“質”“動”“緊”崱拔丁鋇姆綹襠希其還有多種不同的藝術表現方法和處理手段。嵑捍壯美的漆器、宏偉的畫像石藝術、令人驚嘆的金銀器制作工嵰盞齲都是獨特的漢代裝飾藝術文化,既詮釋了時代生活的特嵉悖又形成了獨具民族氣概的精神氣息。在當代平面設計中借嵓漢代裝飾藝術的觀念、思想、風格、手法,可以豐富設計思想,嵲鑾科矯嬪杓頻拇統特色。設計師要不斷挖掘現代設計美學理嵞睿從對漢代裝飾藝術的重新解讀與審美觀照中獲得創作啟示,嵮習和研究傳統裝飾藝術的豐富內涵,并將其運用到當代平面嵣杓剖導中。漢代裝飾藝術中的豐富美學思想與表達方式,是嵨夜藝術創作領域中的一大魂寶,具有無可比擬的藝術價值與嵠羰疽庖濉#
參考文獻:
1引言
船舶焊接技術是現代化船舶制造中一項關鍵的技術,要想保障船舶航行的設備安全,就應該在實際船舶的制造中,加強對船舶制造中的技術應用研究,只有保障了船舶制造中的技術應用,才能夠將船舶制造實現安全性管理。為此論文進行了船舶制造中的焊接技術應用研究,通過對焊接技術中的缺陷分析,從而進行了提升船舶焊接質量管理的辦法,并且進行了船舶焊接質量管理的注意事項分析,希望通過論文的分析,能夠全面提升船舶焊接中的缺陷管理,加強船舶焊接中的質量管理,從而全面提升船舶航行的安全性。
2船舶焊接中常見的缺陷類型其缺陷形成原因分析
2.1焊接氣孔
焊接氣孔,是在船舶焊接缺陷中經常見到的一種缺陷,之所以會出現焊接氣孔,是因為在實際焊接的過程中,熔池中的氣體沒有完全溢出,熔池就已經凝固,因此這種背景下,就會導致成型的焊接縫中,出現孔洞,這些孔洞在實際船舶焊接缺陷中,是以表面氣孔和內部氣孔兩種形式而存在的[1]。由于氣孔的存在導致船舶焊接的橫截面減少。降低了船舶焊接中的接縫處安全強度,同時由于船舶焊接中存在氣孔,使得在實際船舶焊接過程中船舶的美觀性受到了破壞。按照我國船舶焊接缺陷的要求規定,在實際船舶的焊接作業中,外板以及倉口是不允許存在氣孔的,在其他位置的焊接中允許存在的焊接氣孔個數不能超過兩個。
2.2焊接夾渣
當焊接作業完成后,焊接接縫中存在的雜質被稱為焊接夾渣。由于焊接夾渣的存在在實際船舶的焊接中,會直接影響到焊機的密度和強度。因此在船舶的焊接中是不允許存在焊接夾渣的[2]。在實際焊接作業過程中,如果發現出現了焊接夾渣,應該及時進行夾渣的處理。保證在船舶焊接表面不存在夾渣。一般情況下出現焊接夾渣的原因有以下幾點:一是在實際焊接中焊接的坡口處理不干凈;二是在實際焊接過程中處理多層焊接時,對通道內的雜質處理不干凈;三是在實際焊接過程中,焊接的材料質量差,導致焊接的途中掉落在熔池中。四是由于焊接的操作較快,使得焊接熔池中的雜質沒有足夠的時間篩離出熔池。
2.3焊接裂紋
焊接裂紋是船舶焊接中一種比較嚴重的焊接缺陷,在焊接過程中,由于焊機的不全面,或者是在實際焊接的過程中沒有足夠的焊接融合時間,因此出現焊接縫隙間斷和突變情況。焊接中出現焊接裂紋,對整個焊接的質量是非常有影響的,要想全面保障和提升焊接的質量,就應該在實際焊接的過程中,加強對焊接中的裂縫強度處理,只有處理好焊接中的裂紋才能夠保障整個船舶焊接的結構不受到影響。因此在實際船舶制造焊接技術的應用中,一定要注重對焊接裂紋處理,只有保障了焊接中的裂紋處理是完善的,才能夠全面提升船舶焊接的質量安全[3]。
3船舶焊接質量管理辦法
3.1焊接處理前期準備
在進行船舶焊接施工作業之前,要及時進行船舶焊接的前期準備工作,在準備工作中要加強對船舶焊接中的原材料審核,同時要按照實際焊接的需求對焊接過程中要運用到的技術和焊接中需要的工藝數值匹配進行分析。只有保障了船舶焊接作業中的工藝數值對應,然后才能夠按照專門的焊接工序去進行焊接作業的施工。一般情況下,船舶焊接作業的工藝參數對應如下表1所示:
3.2焊接途中的技術應用
在船舶焊接過程中,應該實施動態的焊接工藝監督,保障在整個焊接的過程中,焊接技術的應用是規范的,同時在焊接的過程中,要注重對焊接電流以及焊接保護設施管理,例如在實際焊接中有些焊接是需要借助稀有氣體進行焊接的催化劑處理,這就需要在實際焊接的過程中進行專門的焊接護理。同時在船舶的焊接中要注重對焊接工序的掌控,不要將焊接的工序弄混,這是保障焊接作業管理實施的重要性保障之一。為了保障整體的焊接作業穩定性,需要在焊接的過程中進行專門的焊接抽煙檢查,如果在抽樣檢查中發現存在缺陷,應該及時針對缺陷進行管理,只有保障了缺陷管理,才能全面提升焊接的質量。
3.3焊接過程中的缺陷處理
3.3.1防止裂紋產生
在焊接過程中,為了防止裂紋出現而進行專門的措施處理,在實際措施的處理中要針對焊接的材料以及焊接中涉及到的焊條進行充分的選擇,只有保障在實際焊接過程中對焊接的材料和焊接工序充分明確,才能夠全面提升焊接的質量。裂紋的防止要進行專門的焊接材料清潔,同時在焊接的過程中,要對焊接設備進行及時的預熱處理,保障焊接設備能夠正常運行。
3.3.2防止焊瘤出現
在焊接過程中為了保障焊接的工序不受到影響,因此在實際焊接作業中要進行專門的焊瘤預防管理工作,只有保障焊接中不會出現焊瘤,才能夠使得整個焊接過程中的船舶表面是光滑不受影響。因此在實際焊接的過程中,需要進行專門的焊接技術處理,例如處理焊接中的短弧以及焊接的停留時間等。
4強化船舶焊接質量管理的注意事項
在船舶焊接中,由于船舶焊接中的缺陷是由多方面因素造成的,因此在實際焊接過程中,需要對焊接中的質量管理要素進行管控,從而在質量管理的控制中全面提升船舶焊接的質量。一般情況下,船舶焊接中要注意的質量管理事項有以下幾點:①加強對焊接工人的技術培訓,提升焊接工人的工作能力;②加強焊工質量安全管理意識,建立安全質量監督管理體系;③加強焊接設備的運行狀況檢查,保障焊接設備的安全性工作;④建立維護保養制度,指定專門的人員進行負責;⑤對焊接材料的篩選要嚴格;⑥按照焊接材料的特性進行專門的焊接設備應用;⑦嚴格按照焊接施工工藝進行施工管理;⑧強化焊接作業環境管理,杜絕違章環境管理;⑨加強對焊接中的缺陷處理,保障焊接的質量。
5結語
綜上所述,在現代化船舶航行事業飛速發展中,要想全面提升船舶航行的質量,就應該在船舶制造過程中,加強對其制造中的焊接技術進行管理。只有在焊接技術的管理中,全面提升了船舶的焊接缺陷檢查,才能夠全面而又有效地進行船舶的質量管理。論文在實際研究中,主要針對船舶焊接中的四種缺陷,以及四種質量管理辦法和強化船舶質量焊接的注意事項進行了分析研究。通過分析得知,要想全面提升船舶焊接的質量管理,就應該在實際焊接中不斷地對焊接技術和焊接質量提升,同時要在焊接的過程中,加強對焊接中的注意事項管理,只有全面實現了焊接質量管理控制,才能夠徹底解決船舶焊接的缺陷問題。
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【1】盧意,曹元軍,朱艷.船舶焊接中的缺陷與防治措施[J].裝備制造技術,2015,03(07):160-161.
大連理工大學焊接技術研究所是大連理工大學“材料連接技術”二級學科博士點和碩士點、大連理工大學科研創新團隊“先進連接技術及材料”的依托單位。研究所由5名教授、5名副教授、3名高級工程師、3名具有博士學位的講師以及30余名研究生組成。其中教育部新世紀優秀人才2名,遼寧省“百千萬”計劃百層次人才1名,中國青年科技獎獲得者1名,德國洪堡學者1名。主要從事高性能鎂合金、鋁合金、鈦合金等輕合金以及高強鋼的高效焊接和防護技術研究。
焊接研究所近五年先后主持國家“十一五”科技支撐計劃、“十五”“863”計劃、“十五”科技攻關計劃、國家自然科學基金、國際合作計劃、省部委科研項目以及軍工科研課題數十項。在應用基礎研究領域取得了開創性成果,同時解決國家重點工程與武器裝備關鍵技術。近五年發表學術論文120余篇。80余篇次被EI檢索,50余篇次被SCI檢索,論文被SCI引用150次;近三年受邀請作國際學術會議的大會報告或特邀報告15次,在我國新材料焊接技術應用中發揮了突出作用;申請國家發明專利20余項,已獲授權11項,其中7項技術成果在船舶、石化、汽車、摩托車、自行車以及國防軍工等領域成功實現產業化應用;經鑒定,多項研究成果達到國際領先、國際先進水平,獲國家、省部級科研成果獎多項。
特色研究成果
大連理工大學焊接技術研究所立足于學科研究的發展前沿。既重視學科體系自身的發展,也重視面向社會企業技術問題的研究。近年來解決了我國輕合金及高強鋼產業化戰略發展所需求的關鍵焊接與防護技術:
1)低能耗激光電弧復合焊接集成技術
焊接技術研究所在發現低功率激光誘導增強電弧現象的基礎上,開發出低能耗激光電弧復合高效焊接技術。目前該技術已經成功實現鎂合金、鋁合金、船用鋼等復雜焊接結構件的高效優質焊接。采用該技術焊接鎂合金,使鎂合金焊接結構件的動、靜載荷由傳統焊接技術的60%~70%提高到95%以上(與母材對比),突破了傳統焊接技術的“瓶頸”。實現了鎂合金焊接構件的實際產業化應用,該技術已經應用于鎂合金自行車、摩托車、汽車結構件的研制和生產開發,取代傳統膠接和機械緊固的方式,顯著節省原材料。提高生產效率,降低生產成本。該技術的應用突破了鎂合金焊接技術的壁壘,鎂合金焊接自行車已批量出口歐盟國家,成功搶占了國際市場,獲得了顯著的經濟和社會效益,經鑒定。鎂合金激光電弧復合焊接技術屬于國內外首創。達到了國際領先水平;同時,針對系列船體結構用鋼,包括典型的945、980、901、921船體結構鋼。以及Q235等普通船用鋼,研究所開發出了具有自主知識產權的船舶用成套低能耗高效激光一電弧復合熱源焊接裝備,進行系列工藝(包括系列厚度、材質)試驗。獲得最佳的工藝參數數據庫及焊接工藝流程,控制焊接變形,從而實現大尺寸船板結構件高效、高質、低成本的焊接,大大降低建造單位噸級船舶所用工時,顯著提高造船效率。
本研究方向相繼得到了國家“十一五”科技支撐計劃、“十五”“863”計劃、“十五”科技攻關計劃、教育部優秀青年教師資助計劃、教育部新世紀優秀人才支持計劃、國家自然科學基金以及中美國際合作等項目的資助。項目研究成果得到國內外權威焊接專家的高度關注和認可,已發表學術論文50余篇。其中SCI檢索30余篇。他引50余次。申請國家專利8項,獲得國家專利授權5項,主要研究成果以技術轉讓、技術入股的方式已經實現了產業化應用。其中部分產品已出口,取得了顯著的經濟和社會效益。鑒于本研究方向所取得的原創性成果,“低能耗激光增強電弧高效焊接集成技術”獲得2007年國家科學技術發明獎二等獎。
2)鎂合金先進焊接技術
焊接研究所依據國家鎂合金產業化戰略發展需求,在國家“十五”“863”計劃“鎂合金先進焊接技術”、“十五”科技攻關計劃“鎂合金變形加工與焊接技術研究開發”以及“十一五”國家科技支撐計劃項目“鎂合金防護與連接工程技術研究開發”的支撐下,已開發出低能耗激光一電弧復合熱源焊接技術、活性焊接技術以及激光膠接焊技術等系列先進焊接技術。采用該技術能夠成功實現鎂合金之間以及鎂合金與鋁合金、高強鋼等異質材料之間焊接接頭的優質、高效連接。鎂合金焊接接頭的抗拉強度、疲勞強度等動靜載荷性能均達到鎂合金母材的性能,達到了產業化應用的要求。鎂合金焊接技術已經得到多項國家發明專利授權,并成功實現技術轉讓,鎂合金焊接結構件已批量生產,實現了產業化。
鎂合金焊接材料是實現鎂合金連接結構件產業化應用的關鍵環節。焊接研究所在“十五”期間致力于高性能鎂合金焊絲的研發,在鎂合金焊絲成分設計及焊絲制備方法等方面均取得了突破性進展,已獲得0.8mm~5mm系列鎂合金焊絲低成本、高效制備技術,獲得國家發明專利3項。目前鎂合金焊絲制備技術已經實現技術轉讓,取得了顯著的經濟和社會效益。
鎂合金在鑄造、機械加工和使用過程中產生的缺陷嚴重地影響了產品的質量,目前鎂合金鑄件的補焊主要采用電弧焊工藝,普通電弧焊單道焊接熔深約為2mm,因此補焊時需要采用電弧氣刨等方法開坡口、進行多道焊接,需要層間預熱,工藝復雜,效率很低,并且容易造成氧化夾雜等,降低補焊件使用性能,制約了鎂合金的應用。焊接技術研究所在發現鎂合金活性焊接理論的基礎上,首次提出活性補焊工藝,即利用活性劑增大熔深200%~300%的特點,對鎂合金大型鑄件進行活性補焊研究,將鑄件中各種缺陷部位重熔以達到消除缺陷的目的,并且補焊工藝簡便,該技術具有低成本、高效率等優點。能夠滿足實際工程中大型鎂合金鑄件補焊的需求。
本方向研究成果得到國內外同行專家的認可,在《Metallurqical and Materials Transactions A》、《MaterialsTransactions》、《金屬學報》等國內外學術期刊上20余篇。經鑒定“鎂合金活性焊接技術”達到國際先進水平,并獲得2007年中國材料研究學會科學技術二等獎;“優質、高效鎂合金焊接材料制備及其應用技術”,獲得2007年中國機械科學技術獎二等獎。
產業化應用及國際合作交流
大連理工大學焊接技術研究所依托于大連理工大學創新產業園、國家級船舶制造工程中心,構建了完善的產、學、研發展體系,與國內外科研院所、知名企業開展了廣泛的技術合作。其中具有完全自主知識產權的鎂合金系列先進焊接技術,已在北京、大連、營口等地進行產業化。目前已實現鎂
合金自行車車架批量生產,焊接鎂合金自行車已達到國際標準,并已批量出口歐盟;研制開發的摩托車鎂合金結構件、混合動力車鎂合金結構件,已通過試車實驗,達到了產品的技術指標,并滿足用戶使用要求。焊接研究所與國際著名汽車公司開展了密切國際合作,正致力于復雜結構鎂合金汽車焊接零部件的研發,已取得了突破進展。
“乘風破浪會有時,直掛云帆濟滄海”,大連理工大學焊接技術研究所已經具備承擔國家各類重大科研計劃項目、企事業重大課題的能力,研究所全體研究人員將繼往開來,以提高我國裝備制造業焊接技術水平為使命,不斷攀登新的科學高峰。
湖南大學:配電網先進節能技術和系列裝置
中圖分類號:TH131 文章編號:1009-2374(2016)31-0051-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.31.026
一般情況下,現場施工中的焊接工作大多可由傳統雙面焊接技術完成。但這種焊接技術存在的局限性比較多,在進行小直徑、大長度撐管焊接作業時,我們之前所用的傳統焊接技術順利完成焊接任務就很難,有時雖然完成了焊接工作,但往往實際焊接質量很難得到保障。在焊接過程中,不但焊接者工作強度大,而且焊接工作效率往往也不高,這種現狀已很難滿足現代工業安裝施工。基于此,我們必須研究新型雙面成型焊接
技術。
1 二氧化碳氣體保護焊雙面成型焊接技術優點
二氧化碳氣體保護焊雙面成型焊接技術與傳統雙面成型焊接技術相比:(1)具有較好熔深;(2)焊縫成型美觀;(3)單面焊接雙面成型性較好;(4)具有優質的外觀質量;(5)可快速施工;(6)焊接施工用料少;(7)焊接完成后,很少有質量缺陷;(8)焊后力學性能好,容易滿足技術要求。
2 影響二氧化碳氣體保護焊應用效果的因素
在實際應用二氧化碳氣體保護焊的過程中,發現下列五個方面對其應用效果有嚴重影響:(1)待焊構件的具體物理性能;(2)焊接時坡口的選擇情況;(3)需焊接長度;(4)焊接時選擇的焊接方法;(5)焊接時依據的具體焊接規范等。
利用二氧化碳氣體保護焊進行焊接作業時,電弧熱量通常都是集中產生的,焊接時采用的是小面積加熱,這樣焊接液體具有很小的熔池,這對焊接過程中的雙面成型十分有利,可有效控制焊接池。
采用二氧化碳氣體保護焊進行焊接時,具有較密集的焊接電流,這樣焊接時的實際熔深便能得到更好的保障,加之焊接采用的是小熔池,在快速焊接的情況下,能更加深入地焊接,可使焊接過程充分焊透。
選用二氧化碳氣體保護焊進行焊接,與其他焊接方法相比,具有較少焊渣。這樣焊接作業時,操作者的可見度更高,對焊接實施中外觀形狀的控制十分有利,同時可有效控制內部焊接質量,有利于提高焊接工作效率,把焊接時間縮短,有效減輕焊接工人工作負擔。
3 二氧化碳氣體保護焊的主要焊接技術參數
對于二氧化碳氣體保護焊而言,在實際實施焊接時,應重點掌握以下焊接技術參數:科學合理地選擇二氧化碳保護焊中的坡口形式、焊接電流、焊接電壓、焊接速度。下文就從這些方面對二氧化碳氣體保護焊的主要技術參數進行詳細闡述:
3.1 選擇二氧化碳氣體保護焊中的坡口形式
在實施二氧化碳氣體保護焊時,要嚴格要求焊接件的工藝坡口,具體應從坡口形式、大小、角度、裝配間隙等方面進行嚴格控制,焊接時的坡口形式與大小是影響焊接電弧焊接待焊構件根部的主要因素,只有焊接到焊接根部,整個焊接過程才能透徹,實際焊接質量才能得到更好保障。通過有效控制焊接坡口角度可使焊接中的電弧質量得到有效保障,坡口角度預留的越小,實際焊接質量會越好。鈍邊的實際坡口角度對焊接的具體深度與透徹度會造成嚴重影響,縱觀以往的焊接工作,我們發現,隨著焊件坡度角的增大,其實際焊接質量也會逐漸變差,在實施二氧化碳氣體保護焊作業時應格外注意這一點。
3.2 選擇二氧化碳氣體保護焊中的焊接電流
焊接電流的大小會直接影響二氧化碳保護焊中的實際熔深,若焊接過程中的焊接電流過大,被焊接件很可能會被穿透,焊瘤與咬邊現象極易出現在焊接件中,會對焊接質量造成嚴重影響,若施焊過程中的焊接電流過小,被焊接件有很多都不能實現全部融化,這樣對焊接實際質量也會造成嚴重影響,焊接電流選擇的不正確,甚至有時會引發焊接安全生產事故。
3.3 選擇二氧化碳氣體保護焊中的焊接電壓
在實際焊接時,焊接電壓會影響到焊接電弧情況,若選用的焊接電壓過低,電弧會不穩定,造成焊絲不能完全融化,若選擇的焊接電壓過高,產生的電弧又會非常強,焊絲融化過快,也會影響到實際焊接質量。總之,在實施二氧化碳保護焊時,必須根據實際焊接情況,科學、合理地選擇焊接電壓。
3.4 選擇二氧化碳氣體保護焊中的焊接速度
在實施焊接作業時,在確定好焊絲的直徑、焊接所需的電流、電壓的情況下,焊接速度便成了影響焊接質量的主要因素,若設置過快的焊接速度,會在某種程度上破壞二氧化碳氣體,影響焊縫成型。
4 應用二氧化碳保護焊時應注意的問題
在應用二氧化碳保護焊進行焊接作業時,應注意的問題大致有焊絲干伸長長度的控制、焊接接頭的處理、重視打底焊的技術細節、做好焊接收弧工作。下文就圍繞這些方面進行簡單論述:
4.1 控制焊接過程中的焊絲干伸長長度
焊絲干伸長長度會嚴重影響到實際焊接過程的穩定性,隨著焊絲干伸長長度的增長,焊絲具備的電阻值也會越來越大,焊絲在過熱情況下有可能出現成段融化,這樣焊接過程就很難穩定,會出現嚴重的金屬飛濺現象。
4.2 在焊接過程中要注意焊接接頭
焊接接頭應盡量少出現在打底焊中,若打底焊中必須要接頭,應先借助砂輪對弧坑部位做緩坡形處理,在進行打磨時,為防止焊管間隙發生局部變寬,影響打底焊,打磨時應小心謹慎,不要對坡口的邊緣造成破壞。
4.3 應重視打底焊的技術細節
影響焊接接頭質量的一個很關鍵的因素就是打底焊,把熔接時的接頭做好,可有效避免產生焊接缺陷。在具體焊接時,應參照坡口角度的實際大小對焊接電流進行適當調整,當遇到待焊部位的坡口角度比較大時,由于這樣的坡口散熱面積小,不容易散熱,應把焊接電流調小一些,若不調小,極易引發一系列缺陷,如塌陷或反面咬邊等。
4.4 注意焊接過程中的收弧方式
在進行二氧化碳陶瓷襯墊單面焊打底焊收弧時,會有縮孔出現在收弧處背面中央,之所以會形成縮孔主要是由于陶瓷襯墊的導熱性要遠遠小于母料,位于熔池上部的熔融金屬由于具有很好的散熱條件,會發生先行凝固,而位于熔池下部的融化金屬實際散熱條件相對較差,凝固會稍微滯后些。
5 結語
總之,二氧化碳氣體保護焊具有很多優點,但在實際焊接時也有很多事項需要注意,要想使這種焊接技術得到更好的推廣與應用,還必須掌握二氧化碳氣體保護焊的實際焊接技術參數。希望通過本文的簡單論述,相關人員能對二氧化碳氣體保護焊雙面成型焊接技術能有一個更深入的了解,明確該項焊接技術的實際應用與施工技術,使這項焊接技術的效能得到充分發揮。
參考文獻
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