Actuellement, le soudage est devenu une nouvelle technologie intégrée. Avec le rôle de plus en plus important de la technologie de soudage dans l'économie nationale, le degré de sophistication detechnologie de soudageest devenu un symbole important du niveau avancé de l'industrie nationale ; par conséquent, le développement vigoureux d'ensembles complets d'équipements de soudage, de technologies d'intelligence artificielle, de technologies de traitement de l'information, de technologies numériques de contrôle de la puissance de soudage, de technologies intelligentes de contrôle de la qualité du soudage et de procédés de production de soudage est essentiel.technologie de soudage robotiséLe développement de matériaux de soudage modernes répondant aux besoins de production jouera certainement un rôle important dans la construction d'un pays innovant et économe en énergie.
Premièrement, les tendances actuelles du développement des technologies de soudage nationales et étrangères
Le soudage est une technologie fondamentale essentielle, dont le développement repose sur les progrès scientifiques et technologiques modernes. Bien que son histoire soit relativement récente (un siècle seulement), son évolution a été fulgurante. Depuis le XXe siècle, et plus particulièrement au cours des deux ou trois dernières décennies, le développement scientifique et technologique sans précédent a permis l'émergence d'une multitude de nouvelles techniques de soudage. Les avancées récentes en sciences et technologies, telles que la physique des plasmas, les faisceaux d'électrons, l'infrarouge, le vide, les ultrasons, l'acoustique et la microélectronique, ont été largement mises à profit dans ce domaine. L'application de ces nouvelles technologies a jeté les bases du développement du soudage, a renforcé ses performances et a élargi son champ d'application. À l'heure actuelle, il existe des dizaines de méthodes de soudage aux caractéristiques distinctes. Le soudage est largement utilisé dans des secteurs aussi variés que l'énergie, les transports, la chimie, la mécanique, les équipements spéciaux, l'électronique, l'aérospatiale, le pétrole et bien d'autres. On peut donc affirmer que les progrès scientifiques et technologiques modernes ont profondément influencé le soudage, contribuant ainsi à son développement rapide.
(A) le développement deéquipement de soudageet méthodes de soudage
Ces dernières décennies, avec le développement rapide des sciences et des technologies, les équipements et les méthodes de soudage ont également connu un essor considérable. Actuellement, les équipements de soudage étrangers se caractérisent par leur haute précision, leur haute qualité, leur grande fiabilité, leur numérisation, leur contrôle intelligent, leur production à grande échelle, leur intégration et leur multifonctionnalité. Du point de vue de la composition de la production et du développement technologique, la Chine s'oriente vers un soudage efficace, automatisé, intelligent, économe en énergie et respectueux de l'environnement. Les équipements de soudage à l'arc chinois se rapprochent progressivement du niveau national. Il convient d'ajuster la structure des produits, d'améliorer leur qualité et de développer activement les alimentations de soudage à onduleur et les machines à souder automatiques et semi-automatiques, notamment les machines à souder au dioxyde de carbone à haut rendement et à faible consommation d'énergie. La technologie de soudage par résistance, axée sur les moyennes et hautes puissances, constitue le principal axe de recherche et de développement. La technologie de compatibilité électromagnétique se généralisera dans les équipements de soudage.industrie des équipements de soudageFace à un besoin urgent de produits écologiques et à faible consommation d'énergie, les technologies et équipements de soudage automatique connaissent un développement sans précédent. Le projet des Trois Gorges, le projet de gazoduc Est-Ouest, l'ingénierie aérospatiale, l'ingénierie navale et d'autres grands projets d'infrastructures de base nationaux, ainsi que l'essor de l'industrie automobile chinoise, ont efficacement favorisé le développement et les progrès des technologies de soudage avancées, notamment l'automatisation du soudage. Les robots de soudage et le soudage intelligent seront également développés dans des domaines spécifiques et largement utilisés. La demande en équipements de soudage spéciaux complets augmente, leur champ d'application s'élargit et les exigences en matière de performances techniques deviennent de plus en plus élevées. Les équipements permettant de répondre aux nouveaux procédés efficaces gagneront en maturité et en popularité. Les entreprises chinoises de fabrication d'équipements doivent réaliser de nouvelles avancées dans le domaine des équipements de soudage spéciaux et complets.
(2) Le développement des matériaux de soudage
Avec les progrès scientifiques et technologiques et l'innovation constante des matériaux industriels, l'émergence de nouveaux matériaux a engendré de nouveaux défis et exigences pour les techniques de soudage. Par exemple, l'utilisation d'aciers à haute résistance, d'alliages d'aluminium, d'alliages à base de nickel et d'autres matériaux a largement favorisé le développement de ces techniques. Les méthodes de soudage traditionnelles peuvent présenter des difficultés avec ces nouveaux matériaux, telles que des déformations ou des fissures. Par conséquent, le développement de nouveaux procédés et technologies de soudage visant à améliorer la qualité et la fiabilité des joints soudés est devenu un axe majeur du développement actuel des techniques de soudage. Actuellement, la Chine est le premier producteur mondial de matériaux de soudage, mais l'écart est important en termes de structure de production avec les pays industrialisés. Afin de s'adapter à l'évolution de la production de soudage vers une efficacité accrue, une qualité supérieure, des coûts réduits et une automatisation renforcée, des pays développés comme les États-Unis et le Japon ajustent constamment la structure de leur offre de matériaux de soudage. Au milieu des années 1980, les pays développés étrangers représentaient environ 50 % de la consommation de matériaux de soudage. Au début du XXIe siècle, en Europe, en Amérique du Nord et au Japon, la part des baguettes de soudage dans la consommation de matériaux de soudage était inférieure à 20 %. Autrement dit, le soudage automatisé et semi-automatique représente aujourd'hui plus de 80 % de la charge de travail totale en soudage dans les pays développés. Le développement des matériaux de soudage dans des pays et régions comme les États-Unis, le Japon et l'Europe occidentale a inévitablement entraîné une réduction de la consommation de baguettes de soudage à l'arc manuel et une augmentation continue des besoins en matériaux de soudage automatisés. Il est donc urgent de développer et de produire en Chine des fils fourrés auto-protecteurs et rechargement. Quant aux fils sans cuivre proposés par les fabricants nationaux et étrangers, il s'agit en réalité de fils à revêtement spécial, car leurs performances varient en raison des différents composants de revêtement et des méthodes de traitement de surface employées par les divers fabricants. L'excellent procédé de revêtement et de traitement de surface assure non seulement la protection contre la rouille et la lubrification, mais évite également la production de poussière de cuivre lors du soudage. Il améliore la stabilité de l'arc du fil de soudage et réduit les projections. Actuellement, les fabricants nationaux et internationaux perfectionnent ce procédé de revêtement et de traitement de surface. L'objectif est que ce fil, associé à une machine à souder à onduleur numérique pour un contrôle précis de la transition de l'arc, permette un soudage CO2 à courant élevé, à faible projection et à haut rendement, offrant ainsi des performances équivalentes à celles du soudage avec fil fourré. Cette technologie représente la voie de développement future.
(3) Nouvelles méthodes de soudage, équipements de soudage et matériaux de soudage à venir
D'une part, il convient de développer de nouvelles méthodes, de nouveaux équipements et de nouveaux matériaux de soudage afin d'améliorer la qualité et la sécurité du soudage. Cela inclut l'amélioration des techniques de soudage existantes (arc, plasma, faisceau d'électrons, laser, etc.), l'utilisation de l'électronique et des technologies de contrôle pour optimiser les performances de l'arc et le développement d'une méthode de suivi d'arc fiable et légère. D'autre part, il est nécessaire d'améliorer la mécanisation et l'automatisation du soudage. Par exemple, les machines à souder doivent être pilotées par programme et numériquement. Le développement de machines à souder spécialisées, de la préparation au contrôle qualité en passant par le soudage, doit permettre une automatisation complète du processus. Dans les lignes de production automatisées, la promotion et l'expansion des robots de soudage CNC et des robots de soudage automatisés contribueront à améliorer la production et les conditions de travail, tant en matière de santé que de sécurité. Au XXIe siècle, face aux grands objectifs de développement scientifique et technologique de notre pays et à l'écart important entre nos technologies de soudage et celles des pays étrangers, qui imposent des exigences plus élevées aux soudeurs, nous devons recourir aux sciences et technologies modernes et œuvrer sans relâche pour le progrès et le développement des techniques de soudage.
II. Perspectives d'avenir des technologies de soudage
En 2025, la technologie du soudage sera pleinement intégrée à l'écosystème de l'industrie 4.0, présentant les trois caractéristiques fondamentales suivantes :« Propulsion intelligente, intégration de précision, écologique et durable ».
pénétration intelligenteLe taux de pénétration du marché mondial des robots de soudage industriels a atteint 67 %, et le coût des systèmes de soudage par IA a diminué de 40 %.
innovation matérielleLes procédés de soudage hétérogènes couvrent 90 % des scénarios de fabrication légère.
Objectif de neutralité carboneLe taux de pénétration des machines à souder à l'hydrogène dépasse les 30 %, et l'intensité des émissions de carbone liées au soudage sera réduite de 55 % par rapport à 2020.
(A) Orientation future des percées technologiques majeures en matière de soudage
Avec l'évolution de la production vers des technologies de pointe et intelligentes, la technologie du soudage ouvre la voie à une avancée majeure.
1. Système de soudage intelligent
Soudage adaptatif par IA: système de soudage piloté par l'IAIdentification des paramètres de soudure et optimisation basée sur l'apprentissage profond pour réaliser une surveillance de la qualité en temps réel et une alerte en cas de défaut.
· Le robot de soudage adaptatif ajuste dynamiquement sa trajectoire et son apport d'énergie pour s'adapter à des conditions de travail complexes (comme le soudage de surfaces d'engins spatiaux). Doté d'un réseau neuronal, il analyse en temps réel la déformation thermique du matériau et ajuste dynamiquement les paramètres de soudage (par exemple, lors du soudage de la cabine en alliage de titane d'un engin spatial). Le taux de détection des défauts atteint 99,5 % et l'efficacité du soudage est accrue de 50 %.
Usine de jumeaux numériquesLa technologie de simulation virtuelle réduit de 70 % le cycle de développement des procédés de soudage (exemple : optimisation du procédé de soudage des batteries Tesla 4680). Elle permet de prédire les déformations dues au soudage et de réduire les coûts liés aux essais et erreurs. Elle prend également en charge le contrôle à distance 5G des opérations en environnement à haut risque (comme la maintenance des centrales nucléaires).
2. Technologie énergétique de haute précision
Soudage laser ultrarapideLe soudage laser femtoseconde permet d'atteindre une précision au micron près pour l'encapsulation de puces et les dispositifs micromédicaux tels que le soudage des fils de stimulateurs cardiaques.
Soudage composite à l'arc laser: combinant la haute précision du laser et la haute pénétration de l'arc électrique, utilisé pour l'encapsulation des batteries des véhicules à énergies nouvelles.
·Soudage sous vide par faisceau d'électrons : pour obtenir une connexion sans pollution des alliages de titane et autres matériaux de soudage difficiles, utilisés dans la fabrication de dispositifs médicaux.
Mise à niveau Cold Metal Transition (CMT)L'apport de chaleur est réduit à 20 % de celui du MIG traditionnel, ce qui convient au soudage de carrosseries en alliage d'aluminium-lithium (gamme BMW i7).
3. Soudage spatial et sous-marin
Fabrication in situ de bases lunairesLa NASA utilise la technologie de soudage par faisceau d'électrons sous vide pour souder directement des structures métalliques à l'ilménite présente dans le sol lunaire.
réparation de pipelines en eaux profondes: la profondeur de pression du robot de soudage sous-marin a dépassé 6 000 mètres (projet de champ pétrolier et gazier de la mer de Chine méridionale de CNOOC).
4. percée en matière de compatibilité des matériaux
Connexion de matériaux dissemblables
· Développer des technologies d'assemblage hybrides aluminium/acier, céramique/métal et autres pour promouvoir la conception de structures légères (telles que la réduction du poids des aéronefs).
· soudage composite
· Le soudage par ultrasons du plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC), pour résoudre le problème de la résistance insuffisante des procédés de collage traditionnels.
5. Modernisation durablemachine à souder à l'hydrogène: remplacer le découpage traditionnel à l'acétylène et atteindre zéro émission de carbone. Système de purification des fumées de soudageNoyau de nanofiltre + contrôle des risques par IA, capturant 99,9 % des particules nocives.
(3) Données clés et prévisions du marché des technologies de soudage futures
Les équipements de soudage à l'arc, incluant les postes à souder, les alimentations et autres accessoires, représentent environ la moitié du marché total des équipements de soudage et devraient connaître une croissance annuelle de 6 %. Les équipements de soudage par résistance, incluant les postes à souder, les transformateurs, les contrôleurs et les composants, afficheront également une forte croissance. Le soudage et le découpage au gaz devraient connaître une croissance plus modérée. D'autres équipements de soudage, tels que le soudage de goujons, le soudage laser, le soudage par friction, le soudage par faisceau d'électrons et le soudage par ultrasons, connaîtront une croissance plus rapide. Les équipements de soudage robotisés connaîtront une croissance très rapide, et leur taux d'importation augmentera encore davantage, la plupart des équipements de soudage étant fabriqués hors des États-Unis. Les États-Unis étant le premier pays fabricant mondial d'équipements de soudage et de découpage, leurs exportations continueront de se renforcer. Il existe deux catégories de métaux d'apport pour le soudage : les baguettes et les fils. La quantité d'électrodes diminuera d'année en année, tandis que celle des fils, y compris les fils pleins et les fils fourrés, augmentera. Cette tendance est irréversible.
Taille du marchéLe marché mondial des technologies de soudage est218 milliards de dollars américains(2025), avec un taux de croissance annuel composé de 9,3 %.
Proportion technologique:
· Soudage laser : 32 %
· Système de soudage intelligent : 28 %
· Technologie de soudage écologique : 25 %
· croissance régionaleLa région Asie-Pacifique a contribué à hauteur de 45 % à cette augmentation, et la Chine a dominé la chaîne d'approvisionnement des équipements de soudage pour les énergies nouvelles et les semi-conducteurs.
· (4) Défis et perspectives des technologies de soudage futures
Défi:
Fiabilité des soudures dans des environnements extrêmes (tels que les réacteurs à fusion à ultra-haute température).
· Normalisation du procédé de soudage à l'échelle nanométrique (empilement 3D de puces).
· Vision pour 2030 :
· Technologie de soudage quantique : utilisation du principe d’intrication quantique pour réaliser une liaison des matériaux au niveau atomique.
· Biosoudage : Recherche et développement de soudures biodégradables à basse température à base d'enzymes biologiques.
· (2) Domaines d'application futurs de l'industrie du soudage
· véhicules à énergies nouvelles
· Aérospatial
· Équipement médical
· Architecture
· III. Résumé des technologies de soudage futures
· En résumé, l'évolution et les perspectives de la technologie de soudage sont prometteuses. Grâce à l'innovation continue des matériaux, des équipements et des technologies d'automatisation, cette technologie connaîtra progressivement un développement plus efficace, plus performant et plus intelligent. Ceci offrira de nouvelles opportunités et de nouveaux défis au secteur manufacturier. Toutefois, il est également nécessaire de poursuivre la recherche et l'exploration approfondies, et de promouvoir constamment l'innovation et le progrès de la technologie de soudage afin de répondre aux besoins changeants du marché. C'est uniquement en misant sur l'innovation et le développement continus que la technologie de soudage pourra jouer un rôle encore plus important dans l'avenir industriel. La technologie de soudage a dépassé les frontières de la fabrication traditionnelle et est devenue un pôle d'innovation interdisciplinaire. Au cours de la prochaine décennie, son intégration avec l'intelligence artificielle, l'informatique quantique et le génie biologique redessinera le paysage concurrentiel de la fabrication de pointe à l'échelle mondiale.
Date de publication : 14 mars 2025
