为什么介绍地方历史的书籍,一定少不了介绍该地的饮食文化呢?因为饮食文化是一个地区文化的重要组成部分及参照物。比如说如果一个地方的主食以干粮为主,那么该地历史上至少有一个时期肯定是自然灾害和战争多发地带。身为扬州人,我对本地的文化有着极深的兴趣。然而"扬州地区文化"这个话题涵盖面太广,加上我能力有限,研究"扬州地区文化"确实有难度。一滴水可以折射出太阳的光芒,扬州的饮食文化,多少可以从一个侧面反映扬州文化。所以今天我决定以扬州饮食文化为题,浅谈博大精深的扬州饮食文化!扬州的吃,早已为世人所嘉誉,俗有"吃在扬州,穿在苏州,玩在杭州"之说.可见扬州人对吃的考究,早已闻名海内。扬州饮食文化蕴含着丰富的地域、民俗和社会环境诸多因素,是扬州历史文化的重要组成部分,给扬州这座城市带来了无限荣耀和自豪,是一块闪亮的金字招牌。在2001年上海APEC会议上,布什对“扬州炒饭”情有独钟的消息,一下子出现在全球媒体上,大大地提高了扬州美食的知名度。扬州饮食文化的形成扬州的先民早在约4000年前,就已经挣脱茹毛饮血的蒙昧状态。公元前468年,吴王夫差灭古邗国、凿邗沟、筑邗城,不仅对扬州城建,也对扬州烹饪,都具划时代的价值。《周礼》关于用作盛酒桨的“吴邗王壶”的实录,以及城西北黄金坝出土的“印纹硬陶鬲”,说明春秋未期夫差引进了整套的饮食经验。这是外地饮食文化影响扬州烹饪的处女作。战国七雄纷争,邗扬归楚,扬州烹饪大踏步走向文明境界,荣领了“东楚淮扬风味”的头衔。秦朝以后,西汉吴王刘濞建都广陵,扬州脱胎换骨,一跃为东南封都,由于国强民富,自然不饿肚皮了,进而吃得饱,还要吃得好。从扬州出土的“广陵食官”铜鼎以及碗、盘、壶等漆器饮食器具十分考究,这从侧面反映了当时扬州人饮食的考究。隋代,扬州烹饪有了当时全世界首屈一指的跃升!这得感谢一个人——隋炀帝。古运河把海、黄、淮、江、钱五大水系贯通,立时将扬州提拔到全国烹饪人才、技艺、原料交流枢纽位置,北方的豆、麦、杂粮,油料南下,南方的粮、茶、果、盐、水产北上,统统会师在扬城。而隋炀帝三幸江都,将长安、洛阳中原美食,随龙舟带进扬城隋宫,进而外传民间。至唐代,扬州发展为东南经济中心。举足轻重得天下三分明月,扬州便占二分!“万商日落船交尾,一市春风酒并垆”,扬州饮食市场被刺激得火爆了,厨艺精湛了。唐代扬州海鱼化石的出土,论证了烹饪原料从畜、禽、河鲜、野蔬向海鲜挺进!扬州的美食美具引起了皇室的极大关注,成了上等贡品,当唐玄宗和杨贵妃安抚安禄山、恩赐宫藏礼品时,内中就有扬州的“金平脱犀头匙箸”。这一切因素,使扬州发展到一个新高峰。公元1125年,宋徽宗在金人入侵之际,仓惶南逃进了扬州城,菜系南北风格的碰撞,终在扬州发生又一轮大爆发。高宗携社稷皇室四万人也逃进扬州城,最终扬州城虽遭掠,但是饮食业却在亡国背景下得到畸形推动也是事实。元明清时期,尤其是清康熙、乾隆盛世,淮扬菜进入了第二高潮。康熙、乾隆南巡,扬州菜接驾更是盛况空前,据《扬州画舫录》记载:“上买卖街前后寺观皆为大厨房,以备上司百官司食饮。” 文人的介入是清代中叶扬州菜走上巅峰的催化剂。文学介入扬州美食,远在汉赋、唐诗、宋词时便已结缘,但以清代为甚,现在我们能欣赏到的清人咏食史、咏采料、咏菜点、咏宴席、咏厨艺、咏酒楼、咏食俗、咏饮话的诗篇至少在200篇以上,使淮扬菜格调更加高雅,大大提升了文化品位。新中国成立以后,尤其是改革开放以来的20多年间,扬州烹饪界到处传唱着春天的故事。以红楼宴为标帜的当代淮扬菜系,以更新的、更大的气势、更精的技艺、更美的追求把美食文化、美食科学、美食艺术推向了新的制高点!扬州饮食文化的特点中国红学会会长冯其庸先生吃过扬州菜的经典作品红楼宴后,写道:“天下珍馐属扬州,三套鸭烩鲢鱼头。红楼昨夜开新宴,馋煞九州饕餮侯。” 台湾著名美食家张起均曾预言过,“一千四百年的繁华,终使扬州成为南方生活享受的中心;它的菜成为南方菜的代表。”扬州饮食又分为扬州菜和扬州小吃两部分。扬州菜系的主要特点是:选料严格、刀工精细、主料突出、注意本味、讲究火工、擅长炖焖、汤清味醇、浓而不腻、清淡鲜嫩、造型别致、咸中微甜、南北皆宜。扬州厨师且精于瓜果食品雕刻。扬州菜中又以扬州三头为代表:红楼宴、三头宴、全藕宴是扬州菜的三颗明珠。红楼宴,是《红楼梦》书中所写菜肴的创新。作者曹雪芹曾在扬州久留过,他的祖父曹寅到扬州接驾康熙皇帝时也曾设宴招待六司百宫。著名的红学家冯其庸说:红楼菜实在是扬州菜的体系。三头宴,是将扬州的三道传统名菜:拆烩鲢鱼头、清炖狮子头、扒烧整猪头发展而成的宴席。狮子头,肥嫩不腻;鲢鱼头,口味香醇;整猪头,香溢四座,均具有浓郁的乡土风味。全藕宴,历代以来被称为水乡泽国,又被誉为荷藕之乡的宝应,根据历代祖先遗传的制作方法,又创新出50余种藕菜肴,形成独特的全藕席,宝应宾馆推出的该菜肴,深受中外来宾的欢迎和赞誉。扬州菜肴除保持原淮扬特色的三头宴、富春包子、烧尾宴外,又创新推出琼花宴、河鲜宴、菊花蟹宴、野味宴、八怪宴、行宫宴、乾隆御宴、全素宴、火锅系列等一系列菜品,其特色菜大煮干丝、将军过桥、醋溜桂鱼、三套鸭等不可不尝。要品尝正宗的特色菜肴,去扬州的老字号最为实惠。口味不仅正宗,而且价位相对适中。还可去宾馆饭店或扬州美食一条街等地。再来看看扬州的小吃。扬州的小吃通常指酒宴上冷盘、炒盘和大菜以外的席点、大众化小吃及民间所做的小吃、食品。扬州点心以嫩酵、温水面团、油酥、面条和应时点心为主。点心以薄皮大馅、皮馅配合相宜、馅心多变、适应时令而擅长。面条糯韧多重汤汁、覆盖各式浇头而味美留连。风味小吃多以应时野蔬配以荤腥和腊味、果脯、蜜饯制成馅心,随季节而变。点心调味趋于新鲜、香酥、突出主味。咸中带甜,以甜提鲜;甜味则糯香粘滑,甜纯适口,兼有北式点心浓郁实惠,南式点心精细多姿的特点,形质统一,用料讲究,形成自己的特色。十大名点是:三丁包子、千层油糕、双麻酥饼、翡翠烧卖、干菜包子、野鸭菜包、糯米烧卖、蟹黄蒸饺、车螯烧卖、鸡丝卷子。十佳风味小吃是:笋肉锅贴、扬州饼、蟹壳黄、鸡蛋火烧、咸锅饼、萝卜酥饼、鸡丝卷、三鲜锅饼、桂花糖藕粥、三色油饺。十佳特色小吃是:四喜汤团、生肉藕夹、豆腐卷、笋肉小烧卖、赤豆元宵、五仁糕、葱油酥饼、黄桥烧饼、虾籽饺面、笋肉馄饨。这些名点可在扬州美食一条街上几乎都可以尝到,另外,一些老字号也有各式小吃供应。由于我国烹调艺术丰富多彩,加之理解的不同,至今对中国到底有多少菜系尚无一致的看法,但无论是四大菜系(鲁菜、川菜、粤菜、淮扬菜)还是八大菜系(北京菜、山东菜、淮扬菜、江浙菜、福建菜、广东菜、四川菜、湖北菜),淮扬菜都跻身之中,当然维扬菜的主要代表还是我家乡的扬州菜。这足以说明淮扬菜的历史渊源以及在全国甚至海外的影响!淮扬菜之所以成为四大菜系之一,经久不衰,其发展过程实质上就是一个不断创新过程,它在挖掘发展本菜系特色菜肴、保持自身传统工艺的基础上,也大量吸收各菜系的优点与长处,为我所用,不断改进、优化自己的烹饪工艺,从而推出新的花色品种。社会在前进,文化在发展,生活在改变,面对日趋激烈的市场竞争,淮扬菜当然也应该与时俱进,在保持自己传统特色的基础上,不断加大创新,适应多姿多彩的生活,满足多种多样的需求,为扬州的发展再建功勋,为中国餐饮业再添光彩。
中式快餐连锁经营的初步研究(金华学院 旅游分院,浙江 金华 321007)[摘要]加入WTO以来,我国快餐业在继续保持快速发展的同时,也面临着来自企业自身和外部环境两方面的巨大压力。连锁经营作为现代企业参与市场竞争的先进方式,对中式快餐业有着巨大的优势。中式快餐的连锁化及如何连锁已成为当前我国本土快餐发展中所要亟需解决的问题。本文通过对中式快餐业的现状分析,提出了中式快餐连锁经营的思路:实施品牌战略、重视标准化生产和管理、采用差异化经营策略、重视人才开发与培训、采用多样化灵活化的经营方式等。 [关键词]中式快餐 连锁经营 特许连锁 The first step research of the inside type fast food catena management luyong ( the college of gold 华 travels the branch, Zhejiang jinhua 321007) [ summary] since affiliation WTO, our country the fast food industry is keeps continuously fleetness development of at the same time, also face to come from the business enterprise oneself with the pressure of bigness of the exterior environment both catena management is used as the market that modern business enterprise participate advanced way competes, to inside the type fast food industry has got the enormous catena of the inside type fast food turns and how the catena has become the front the our country the native fast food development the inside a problem for wanting wanting to have a right way text passes to analyze to the present condition of the inside type fast food industry, the way of thinking that put forward the inside type fast food catena the management:Put brand strategy into practice, value to standardize the production with manage, adopt the difference turns to operate the strategy, value the talented person the development and train, adoption diversification vivid turn of operate way etc.. [ key phrase] the inside type fast food catena management permits specially the catena 连锁经营是现代企业参与市场竞争的一种主要方式,起源于美国,上世纪60年代以来更是风靡世界各行业。餐饮业一直是连锁经营的主力业种,国际知名的快餐品牌如麦当劳、肯德基、比萨等无一不是以连锁的形式在世界各地尽显风光。从上世纪90年代以来纷纷进入中国,并迅速占据大部分的市场份额。我国的快餐连锁起步较晚,在20世纪90年代以来才有了快速的发展,但也面临着各种问题和挑战。通过对中式快餐发展中一些典型实例分析,结合课本理论知识,初步总结了这些问题,并提出解决问题的办法和措施。对于相关的行业有参考和指导的作用。 一、我国快餐业经营现状 我国是世界公认的烹饪王国之一。我国的餐饮文化源远流长、举世瞩目。但进入近代以来,由于各方面的原因,我国餐饮业发展落后于国外,生产方式落后、经营管理陈旧单一是其主要表现。从改革开放以来,我国的餐饮业获得了发展的春天,开始了快速的发展,重新绽放出古老餐饮文化的光芒。而代表现代餐饮主流的快餐更是有了长足的发展。据国家统计局有关数字显示:近十几年来,我国快餐业一直以20%以上的速度增长。而快餐业的营业额已经占据整个餐饮业的2/5强。尽管如此,我国快餐业仍较国外落后,且面临各种问题和挑战。 从企业自身看,(一)中餐烹饪是一种高度手工化的工作,决定了中式餐饮菜品口味和质量不稳定,难以满足现代快餐工厂化、标准化的要求;(二)国内快餐企业创新意识、品牌意识和顾客服务意识等各方面还较欠缺,内部管理和经营方式有待于进一步改善;(三)国内的快餐企业多数属于中小企业,要进一步做大,资金、人才等都是一个问题;(四)传统的中餐操作方式及餐饮服务很难充分满足现代消费者各方面的需求,相对较难建立自己的顾客忠诚度。 从外部环境看,大众化的、个人付费的餐饮消费已经成为餐饮市场的主流。中式快餐的经营具有季节性强、地区成本差别较大等特点。而现代快餐则要求从质量、价格等各方面的标准统一。同时新的餐饮消费形式跟洋快餐得到潜移默化地融合,国际外餐品牌不失时机地纷纷大举进入我国餐饮市场,并快速占据了极大的市场份额。如麦当劳的平均营业额是中式快餐的160倍,肯德基一年从中国“啃”走20亿!另外其他还未进入中国的国际快餐品牌也都看好中国市场,正加紧进军我国餐饮市场。这样我国的本土快餐企业将面临巨大的压力与挑战。如何弘扬中华饮食文化、塑造中餐知名品牌,提升企业核心竞争力,力争在世界餐饮市场占有一席之地,成为摆在中餐企业面前的重要课题。 二、连锁经营对快餐业的作用 连锁经营是现代企业参与市场竞争的一种主要的经营模式,是当代国际商业最热门的商业营销形式。国际连锁经营协会对连锁的定义是指:流通领域行业中若干同业店铺,以共同进货或授与特许权等方式联结起来,实现服务标准化,经营专业化,管理规范化,共享规模效益的一种现代经营方式和组织形式。一般可以分为直营连锁、特许连锁、自由连锁等三种类型。作为第三次零售革命的成果,连锁以其高效的管理和专业的服务赢得了世界各行业经营者的青睐和首选。自20世纪90年代传入中国以来,在我国形成了一股强劲的连锁旋风。连锁化也是现代快餐业的一个基本特征。因为快餐业的低毛利决定它只有连锁化才能产生巨大的规模效益和社会效益。具体来说连锁经营对快餐业的作用主要体现于以下几点: (一)成本优势。由于连锁快餐采用统一的规模化采购或自建的资源供应体系,既降低了成本又保证质量,形成规模效益。 (二)品牌优势。人们的市场意识逐步增强,品牌和声誉起到引导消费的作用。而连锁企业通过共享品牌,子公司通过加盟可以获得品牌效益,而母公司也通过子公司强化了品牌知名度。 (三)服务优势。通过复制总公司的先进管理、共享运作的经验,同时采用统一的调控操作,从而使连锁快餐企业能够提供更周到、更全面的服务。 (四)人才、资金优势。连锁快餐的规模化优势的体现,由于众多企业的加盟或联合,形成了统一的强大的经济实体,再通过统一的管理统一调控,便于合理安排人、财、物的使用,从而达到效益的最大化。 三、中式快餐连锁经营的现状. 连锁在我国最早可以起溯到公元前200年,那时我国的一些商人就个人拥有多家同名的店铺,可称是世界上连锁经营最早的萌芽。美国是世界近代连锁店的发源地,1859年美国一家叫“大西洋和太平洋茶叶公司”的成立被认为是近代第一家连锁店。20世纪50年代以后快餐连锁的巨头肯德基和麦当劳在美国迅速崛起,进而发展到全世界。我国的现代快餐连锁起步较晚,直到1987年美国肯德基快餐店在北京落户,现代快餐的概念才引入了中国。但从20世纪90年代以来,我国快餐连锁迅速发展,大致可以分为以下三个发展阶段:
中国餐饮质量创新中国的餐饮文化涵盖着深厚的文化底蕴,随着国民整体生活水平的提高,人们的饮食观念也发生了巨大的变化.。人们对饮食消费的观念有了一个新的飞跃,在不断满足消费者与日俱增的服务要求的同时,我们的餐饮业也有了长足发展,为了迎合市场发展的需求,酒店经营模式的创新应列入经营者的重要议事日程,我们处在一个创新的的时代,一个不断变化的社会,这个社会之所以能前进,就是它在不断的变化,餐饮经营更是如此,谁创新,谁就能发展,谁固步自封,谁就落伍。一、观念创新观念,尤其是餐饮经理人的观念,将决定整个餐饮企业的经营理念,甚至企业经营的成败。当今消费者已经由过去的“吃饱求生存”到“吃好求口味”发展到现在的“吃好求健康”,人们的消费也由“感情消费”变成了“理性消费”。餐饮经理人只有转变以往的观念,迎合人们的消费心理,这样才能突破传统的思维方式,才能打破常规,才能创新,最终实现“以顾客为中心”的根本转变。如今的餐饮市场风起云涌,我们面临着太多的新的思潮和时尚流变,各种餐饮潮流比起彼伏,各种风味体系竞相争荣。许多餐饮企业在保持自己特色的前提下,紧跟时代步伐,不断开发经营方式和创新菜品,与此同时,企业的生产率和员工的素质等都得到了巨大的提高。适应时代步伐,赶追时代潮流,积极应变创新是餐饮企业竞争的利器,这就需要企业具有时代意识。在追求潮流的同时,企业的内部也要创造出一种特色,一个企业最怕的就是没有特色,否则就容易被人模仿,被人超越。餐饮时尚,风云变幻,这是时代使然,社会的需要,也包含着经营者的引导和推波助澜。餐饮业为了不满足顾客求异心旦,也甘于常变常新,这都是十分可喜的现象。但是,一个餐饮企业只跟随流行,一哄而上,却丢掉了自己本身原有的特色,这就本末倒置了,保持特色,引导消费,关注潮流,大胆创新,这才是现代餐饮企业的一条宽广之路。二、产品创新产品创新也要信守“以顾客为中心”的经营理念,即创新也要围着顾客转,对厨师而言,一方面听取顾客的意见,服务人员的意见,看顾客需要什么,喜欢什么就做什么。同时更要经常推出一些创新菜,供顾客挑选,供市场鉴别,推出后及时搜集顾客反映,喜欢什么,不喜欢什么,喜欢的菜还需哪些改进……创新还有一个重要的方面,就是借鉴别人的经营,把虽的饭店比较好的菜拿过来,为自己所用。总之产品创新主要包括以下方面:原料创新:随着改革开放的步伐,烹饪原料不断从国际引进,有些菜品原料的搭配,也要不断,也要不断打破旧的传统观念,以突出原料创新。口味创新:五味调和百味香,五味调和百味鲜,菜肴的味型种类很多,第一种是利用原料本身的味道,第二种是采用多种原料复合的味道,第三种是利用复合调味品改变原料的滋味,复合成美味菜肴。烹饪技法创新:烹饪技法几十种,每种都有不同的特点和区别,菜肴的色、香、味、形、质、养主要靠烹饪技法来实现。色彩创新:烹调中菜肴的色彩是由固有色、光源色、环境色共同作用的结果,在色彩的搭配上,要根据原料的固有色彩用异色搭配法,使菜肴五颜六色、五彩缤纷、和谐悦目。形态创新:菜肴的形态大部他是由刀工、刀法的种类去实现的,但更主要的是靠配菜去完善,靠塑造去美化,使菜肴形态逼真,美观大主,使就餐者赏心悦目,食欲大增。中西餐结合创新:中、西餐各具特色,南国之味,北国之风,异国奇特,将中西餐结合起来,具有东方之主味异国之别味,令人陶醉。挖掘古菜绝技:日月轮回,菜肴有时也要轮回,更别有一番风味,例如满汉全席,至今被人们所欣赏,北京仿宫迁廷菜仍被称为世界之美味,因此更需要挖掘古式菜品。菜单创新:菜单的开式多种多样,其格式五花八门。目前最实用的有图形菜单和实物鲜活菜单。图形菜单让客人一目了然,并能大概了解其所用原料、烹制方法及口味特点等,能达到让顾客明明白白消费,实实在在享用。面点创新:随着人民生活水平的提高,人们对面点的需求已不仅仅为了充饥饱腹,而是要调剂口味,讲究营养与健康,为了适应市场的需求,做为一名从事面点制作的技术人员,要不断开拓思路,发掘改良和创制新的面点品种,选用多种原料来制作点心,是丰富面点花式品种,适合现代人口味的捷径。一是皮坯的改良,注重粗细粮合理搭配,选用一些根茎类及果蔬类原料,制作面点的皮坯十分受人欢迎。如香芋煎饼、山药寿桃等。二是时食疗食补的改良,随着季节的变化,还可用一些时令鲜果、蔬菜类原料制作点心,如藕、百合、红枣、萝卜、莲子等,既丰富了制作点心的原料种类,增加了点心的花式品种,又运用食补来调理身心的营养需要,既具有时令特色,又富有新意。三是馅料的创新:点心原料选用水产品、海产品、新鲜蔬菜,如芦笋、芦荟、金瓜、菌类等能给人耳目一新的感觉,如芦笋被中外饮食界一致认为是绿色保健食品,具有搞癌和延年益寿的功能,还有苦瓜,含有消火降脂的药用价值。三、器皿创新器皿的创新也是菜品创新中的重要组成部分,红花要有绿叶配,好菜要有好器装,一盘色形味美的菜品配上一个不合时宜的低等或缺损器皿,自然损害了菜品的整体水准。反之,一盘普通的菜品,配上雅致质优的器具,更能体现菜品的规模和档次。新创菜肴如果配上美观大方、别具一格的餐具,必定能引起人们的强烈反响并产生新奇的效果。饮食器皿的创新变化,可称一年一变,由原来的精瓷、粗陶主骨瓷一强化骨瓷一日式餐具,直至更高档瓷器,品种繁多,琳琅满目,高中低兼备。论造型,也是品种繁多,形太各异,还有竹、木、藤等材质器皿,可用其体现艺术意味。古人云:“美食美器”,菜肴一经美器装点,相互辉映,即起艺术衬托,画龙点睛的作用。异型食具,多姿多彩,花式变化多,一菜一风格,一菜配一皿,除本身具有装载功之外,又有赏心悦目的视觉欣赏效果,一改过去单调划一的毛病,新颖多器的引进,同时也造就了百花齐放的“桌面艺术”。四、服务创新一般较陈旧的服务从其服务形式上可分为两种,一种是沉默式服务,简单说:就是服务人员只是照葫芦画瓢,听从指挥,不论是客人的要求,还是领导的命令,一律照办不误。他们缺乏基本的专业知识,甚至没有经过专门的培训,工作中不注重仪表,动作僵硬,反应迟钝,面无表情,客人点什么,她就写什么,厨师做什么就上什么,从不提任何意见,俨然一个传话筒。第二种是问答式服务,这种服务要比上一种进步了不少,服务员有销售意识,在服务过程中,会适当发表自己的意见。同时具备基本的餐饮服务技能和业务常识,能根据一些菜品的做法、口味等问题给客人一个较满意的答复,工作比较主动。近年来,无论何种产品都打出争创“品牌”的口号,而且愈演愈烈,如何创“服务品牌”,也是现今餐饮业发展的一个重要因素。21世纪将是享受服务的时代,人们在品尝美味佳肴的同时,更看重的是服务,一种真正意义上的高质量、深层次的创新服务,谁就将本世纪得以生存、发展,不为提高经济效益。可以预料,谁先成功实施了创新服务,谁就会率先从同行业中脱颖而出,谁就将率先站在餐饮业的最前沿,最先赢得效益,换句话说,谁就将率先把自己的竞争对手抛在后头。我们所实施的创新服务可以齐头并进是服务的最高境界——引导式服务,这需要服务人员具有较强的业务技能和专业知识,他们不仅注重仪表仪容,而且头脑灵活,反应敏捷,姿态优美,有较强的销售意识,能配合厨房搞好销售工作。服务不断的创新,也应不为地加入人性化的内涵,甚至于适当的超前性,以满足顾客的多无元化需求,这一点是永无境的。另由于餐饮服务具有直接性的特点,因而要求餐厅服务员要加强各方面的修养,提高自身素质,从而保障服务质量,努力达到高标准要求。从客人进店起,她们便会热情介绍餐厅特色及菜肴品种,并主动接近客人,了解他们的消费动机及口味特点。尤其是点菜时能针对性的向客人推荐菜品,并适合适时介绍该菜的选料、制做、营养、食法及味型等常识。如对有轶事、典故、传说的菜点,更要有娓娓动听的生动语言,有滋有味的向顾客介绍,以提高其食用情趣和食欲,感受文化气息。又如:建立顾客档案、个性化服务,回访老客户、走出饭店上门服务等。服务的创新并不需要太多的经济投入,其关键在于“有心人”,其实所有员工都曾经接触过大小的问题,或许私下的也有过可行性的建议,主要是要建立一个使信息渠道畅通的专业组织体系,经便更多搜集对服务创新有益的声音,因为一线员工比管理者更客人在想什么,他们的意见往往比客人的意见更容易搜集。服务创新是餐厅的合脉,也是企业的命脉,服务质量的优劣,对餐厅经营有极其重要的意义。五、营销创新近年来,我国餐饮业一直保持着持续发展的势头,餐饮业的发展也面临着企业自身和外部环境两方面的压力,加之餐饮业的创新意识的欠缺,内部管理和经营方式还有待于进一步改善。因此,中餐企业如何弘扬中华饮食文化塑造中餐知名品牌,提升企业的核心竞争力,已经成为一个重要的课题。用“以顾客需求求为导向”的现代营销观念,处处使顾客满意,树立以顾客需求为导向的营销观念的核心是顾客观念和竞争观念。因此,餐饮企业要从满足顾客的要求出发,把提高顾客的满意度、忠诚度作为衡量企业营销活动中的重要指标,企业为目标市场所做的一切包括质量管理、成本控制、促销方式以及各种服务等都需要时刻与竞争对手在同样的市场上进行比较,要比竞争对手做得更好才行。树立战略发慌意识,保证企业实现可持续发展的目标。很多餐饮企业既没有长远的发展战略指导,也没有详细、科学的市场调研为决策依据,故而对市场变数估计不足,结果是使企业往往无法适应不断变化的市场,企业要想更好地持续发展,要有一个根据企业的实力、传统优势、外界环境等因素制定的长远发展战略转移来规划企业的发展方向、业务种类等。通过经营战略使企业的整体利益和长远利益相结合,对企业资源的有效配置以及对环境的积极适应等问题进行谋划和决策,以实现企业环境、企业能力、企业经营目标的动态平衡和统一,谋取良好的经济效益。实施品牌战略,谋求企业的长远发展。品牌是餐饮业的生命,没有品牌,特别是没有知名品牌的餐饮企业很容易被同行业竞争淘汰。而特色经营则是餐饮业发展的必由之路,它包括销售方式、环境氛围、菜品风味、服务形式等多方面的独特风格和鲜明特色,与提供物质产品的企业相比,餐饮业不便于利用专利技术保持自己的无形资产,所以餐饮企业不能墨守成规,必须在经营观念、服务方式、营销技巧、特色菜品等方面不断创新,通过创新来塑造和强化自我特色。在菜品创新过程中,餐馆企业必须根据市场定位、企业文化、企业特点和消费者的心理需求来进行。企业品牌战略在竞争中要做到刻意创新,锐意进取,做到人无我有,人有我新,人新我优,这样的企业必然能扩大市场占有额,赢得大量回头客,增加赢利,提高经济效益和社会效益,才能适应市场,在竞争中取胜。六、环境创新环境创新,主要是指周围环境和就餐环境以及餐厅的具体分布的创新。长期以来,酒店的环境创新是比较贫乏的,表现在重装修的豪华,而轻个性上的表现。真正在创意的环境未必是豪华的,关键是主要突出,让顾客找到一种新意的感觉。新潮的感觉,在环境的塑造中,体现一种前卫的新潮常常对顾客有一种独特的吸引力。例如:现在有为数不少的酒店把操作间改为明档,让顾客很直观地了解到每道菜肴在操作过程中的任何一个细节。再如:有的酒店特意为对烹饪感兴趣的顾客设置了“尽兴操作台”,并为他们提供了原材料,让他们自己动手、新自烹制,使其从中尽情享受烹饪艺术的美妙,在这样的环境中就餐,别有一番成就感。复古的感觉,指通过古色古香的装修饰料,让顾客找到“从前”的感觉。现在许多酒楼突出了这一复古风格,如雅间内装修的古香古色,大至桌椅小至餐具都采用古典工艺制成,服务员着装等都展示出古典女子的风貌,在这种环境中就餐,又让人们仿佛回到了从前的意境。突出异域风情的感觉。随着改革开放的进一步发展,大量的外国人来中国。为了从餐饮方面给他营造出家的感觉。故而,根据各国友人不同的餐饮习惯以及装修垢不同风格,尽量使他们感到温馨、舒适。如我们比较常见的日本料理、韩国料理、欧式风格的西餐厅等。回归自然、溶入自然的感觉。如今,有着超前意识的餐馆企业主,把目光投向了建立生态园型酒店上,以此迎合人们新潮的餐饮消费时尚,即追求回归自然,向往完美和谐生态的心理。生态园型酒店,概括的说,就是为顾客提供了一个即可品味美味佳肴,又可陶冶情操的时尚餐饮场所。一方面,酒店产品所有原料,有相当一部分属自给,比如:各种蔬菜、散养柴鸡等,能让顾客吃上不施化肥、不洒农药、不用饲料喂养的真正纯天然的东西。另一方面,让顾客回归了自然,当顾客品尝亲手挑选采摘的原料做成的美味珍馐时,放眼满园的美景,艳丽的花、油绿的菜、鲜活的鱼、正忙觅食的柴鸡……会让您沉醉于溶入自然的意境中。总之,餐馆企业的创新是为了发展,为了在当今餐饮市场激烈的竞争中立于不败之地,成功走向企业可持续发展路,在创新的同时,需要我们始终信守的是“以人为本”和“让顾客满意”战略。以人为本:前些年,就服务而言,一度响亮的口号“顾客就是上帝”,似乎“以人为本”就是以顾客为本,想顾客之想,急顾客之急,时至当今,“以人为本更有一层深意即是以员工为本,珍惜现今最大的财富——我们的员工,只有以员工为中心,他们出色工作,才能的顾客真正意义上的满意。作为现代酒店经者的观念:培训是效益,教育是投资,所以加大对一线员工的培训力度,制定应付对员工频繁流失的相应措施,贮备后备人才已是酒店业的当务之急,企业内部必须具备良好的竞争激励机制,让出一定的利润空间给员工,以调动员工厂价格的积极性、主动性,并长期以往的贯彻落实,对于酒店而言,丢了芝麻就能拣到西瓜,又何乐而不为呢?让顾客满意:其宗旨在于促进企业努力探索有效地经营途径,改善经营方式,针对需要个性化的发展形象,增强竞争能力,使营销取得成功,就饭店而言,要使服务成为行业有效的营销战略,就要让顾客满意,顾客满意不仅增加营业额,而且因为有良好的口碑使顾客转化为潜在的业务广告员,节纺了大量的促销费用。综上所述,企业发展的根本源泉就是不断创新,只有抓住时机,不断创新,才能使餐饮企业蒸蒸日上,保证企业实现可持续发展。
结晶(crystallization)是一种历史悠久的分离技术,是化工、制药、轻工等工业生产常用的精制技术,可从均质液相中获得一定形状和大小的晶状固体。在氨基酸、有机酸和抗生素等生物制品行业,结晶已经成为重要的分离纯化手段。结晶是从液相或气相生成形状一定、分子(原子、离子)有规则排列的晶体的现象。但工业结晶操作主要以液体原料为对象,结晶是新相生成的过程。作为一种化工单元操作过程,结晶过程没有其他物质的引入,结晶操作的选择性高,可制取高纯或超纯产品。近年来随着对晶体产品要求的提高,不仅要求纯度高、产率大,还对晶形、晶体的主体颗粒、粒度分布、硬度等都加以规定。因此,人们寻求各种外界条件来促进并控制晶核的形成和晶体的生长,以期得到理想的产品。溶液结晶技术是一个重要的化工单元操作,是跨学科的分离与生产技术,近20年来该技术在国际上取得了一定的进展。结晶技术作为跨世纪发展的化工技术,将成为21世纪高新技术发展的基础手段之一。结晶技术近年来发展迅速,主要有反应结晶、真空结晶、无溶剂结晶、高压结晶、膜结晶、萃取结晶、蒸馏一结晶耦合、超临界流体(SCF)结晶、升华结晶等结晶技术等。未来结晶理论及技术的研究方向主要集中在以下几个方面:①近代超分子化学与凝聚态物理是计算分子结晶学进一步发展的基础;②应用现代化测试技术进一步揭示工业结晶与粒子过程的机理,加速模型由艺术向科学的转化;③新型结晶技术与设备持续发展,耦合型结晶技术将是主要发展方向之一;④计算流体力学进入了工业结晶过程设计与优化;⑤功能结晶分子与超分子设计的研究。当然,开发溶液结晶新技术、新设备,研究计算机辅助控制的最优化程序,实现结晶粒度分布的最佳设计,也是未来的发展方向。溶液结晶过程可以根据不同的方式进行分类。一般根据过饱和度的产生方式进行分类,如冷却结晶、蒸发结晶、超声波结晶和高压结晶等,其他还有溶析结晶、冷冻结晶和萃取结晶等。根据结晶操作方式可分为分批结晶和连续结晶等。重结晶(recrystallizatio曲是将晶体溶于溶剂或熔融以后,又重新从溶液或熔体中结晶的过程,又称再结晶。重结晶可以使不纯净的物质获得纯化,或使混合在一起的盐类彼此分离 。
真空冷冻干燥技术的现状及发展趋势 1 引言 近几年来, 真空冷冻干燥技术发展非常迅速, 国内尤为突出。十年前, 国内生产冻干设备的工厂只有3 家,现在已近30 家。冻干产品由生物制品到药品,再发展到出口冻干食品。生产冻干食品的厂家从无到有,目前已有几十家。冻干理论研究也活跃起来,有十几所高等院校和科研机关在研究冻干过程的传热传质,发表论文数十篇,出版了5 本专著。可以肯定地说,冻干设备、工艺和理论研究已经取得了可喜的成果,但也存在着不足。 2 冻干设备的现状及发展趋势 医药用冻干机已经基本成熟, 国内也制定了相应技术标准。有关厂家生产的医药用冻干机,已能代替进口设备。其压盖、清洗、消毒灭菌等功能齐全,产品质量和自动化程度较高,只是水分在线测量仪和个别电器元件等尚需进口。食品冻干机发展较快,生产厂家较多,质量、性能、规格型号各不相同。前几年多从国外引进,近几年已经基本国产化了。 目前,国产食品冻干机还都是非标准化产品。大部分生产厂家走的是仿制道路。有的厂家在采用国外先进技术的同时, 并且进行了很大的改进。如: 加热板内采用了特殊导流装置, 使板内流体的流量均匀, 保证了加热的均匀和稳定; 捕水器在工作中可实现交替捕水和融冰, 捕水器盘管内氨液制冷方式由传统的氨液相变制冷改为氨液无相变制冷, 使捕水器盘管内温度均匀, 结霜性能良好。除仿制之外, 国内自己的研制能力也在提高, 有的单位已经脱离了仿制国外机型, 抽气系统采用低架式水蒸汽喷射泵抽水蒸气, 省去了捕水器和制冷系统, 使设备价格有所降低。设计采用地车式装卸料, 地车采用万向胶轮支撑运输装卸料盘的料车进出冻干箱。它与我国台湾产地车运送料盘不同,与丹麦ATLAS 公司等引进的设备采用上吊车的结构也有区别, 是两者优点的结合, 既省去了车间铺吊轨、影响美观、进出冻干室需搬道叉的麻烦,又克服了地车送料盘装卸料时间长、传导加热温度不均匀等缺点。这种设备结构简单,制造容易,使用方便。 食品冻干机还存在着许多不足, 无论是国产还是引进设备其共同的缺点是价格贵, 耗能高,收回投资慢。因此,降低成本,减少能耗是食品冻干机今后的主攻方向。除此之外,国产冻干机还存在一些不足之处: (1) 搁板温度不均匀,造成冻干产品含水率不均匀,产品合格率受影响。造成温度不均匀的原因各不相同。有的是搁板结构和材料质量不好;有的是加热流体分流或流程有缺欠; 有的是捕水器在干燥箱内绝热不好。 (2) 干燥速率低, 干燥箱内各点干燥快慢不一致,反映在产品上仍然是合格率受影响。其原因除搁板温度不均匀外,还与真空系统配置得不合理有关。主要体现在捕水器配置得不合理;水蒸汽喷射泵性能不稳定;抽气口位置不合理等。 (3) 无法判断干燥何时结束,这是重要缺欠,因为它可能造成产品含水率高而不合格,也可能造成干燥时间过长而浪费能源。 (4) 捕水器效率低。主要体现在捕水器面积大而捕水量小,有部分无效面积,其根本原因是捕水器设计不合理。 (5) 真空度不稳定。除操作原因外,可能是真空系统设计不合理。对于水蒸汽喷射泵而言,可能出现的问题是蒸汽锅炉压力不稳定。 食品用冻干机的研究方向和发展趋势应该是: (1) 改进结构,优化设计,降低成本,减少能耗。国外有些冻干机不采用不锈钢制造, 而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂, 涂层厚度为0. 12~0. 20 mm ,在室温下就会发出红外线。搁板表面涂高性能远红外发射材料,增强其辐射能力, 料盘表面处理, 增强其吸热能力。料盘在两块辐射搁板之间有一最佳位置, 而不是取中间位置,因此应优化设计。捕水器的结构、尺寸、结霜特性的优化,更有实际意义,因为它的造价目前几乎相当于冻干箱的造价, 运转功耗较大。对于冻干机而言, 加热系统只是补充升华热,功率消耗本不应太高,但现有设备并不尽如人意,应该通过结构优化,降低能耗。 (2) 保证质量, 提高性能。有的厂家生产的冻干机从安装好之后, 一直不能投入正常生产; 有的冻干机虽然能生产,但能耗太高,生产的产品越多,赔钱越多; 还有的元器件不断出现故障,影响正常生产。因此,今后生产的冻干机质量必须保证,可靠性要好。提高性能是指除加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外,增强设备新的功能。例如增加冻干结束的判断功能,最简单的办法是称重法。目前已经有人试验,但都不太成功。原因是没有离开天平和地秤的模式,致使小设备安装困难,大设备笨重而不稳定。应该发展重量传感器,用很小的一次元件给出重量随时间的变化。 (3) 开发连续式冻干设备, 当前生产的冻干机都是间歇式产品, 随着工业技术的发展,人民生活水平的提高,消费量会增大,因此发展连续冻干设备,增加冻干产品的产量是必然趋势。 3 冻干工艺的现状及发展趋势 目前,研究冻干工艺的人员比研究冻干设备的人员要多,研究食品冻干工艺的人员比研究医药冻干工艺的人员要多。被研究的冻干食品品种也越来越多。仅就本校已研究过的冻干品种有: (1) 中草药类:人参、冬虫夏草、山药。 (2) 水果类:桃、梨、苹果、香蕉、草莓。 (3) 蔬菜类:葱、菠菜、洋葱、胡萝卜。 (4) 肉类:牛肉、牛肝、鸡肝。 (5) 水产类:虾、海带、海参、扇贝。 (6)其它类:蜂蜜、幼竹鲜汁、紫草红色素、“勿忘我”鲜花等。 本校研究的冻干工艺都没有进行优化研究, 不能算是最佳工艺, 从实验室走入生产车间还应该进一步优化, 使其适合于产业化、快速、节能的要求。有的单位对几种食品的冻干工艺研究得比较出色,其中比较有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、芦笋、速溶咖啡、速溶茶等,并给出了脱水大蒜和脱水洋葱的技术要求,这是冻干食品走向成熟的标志。 西药、血液制品和生物制品的冻干工艺比较难,工艺成熟与否关系重大,产品质量直接关系到人的生命安全。所以研究人员比较少,研究成果有一定时间的保密性。西药冻干的关键问题是避免染菌,一但染菌就会造成重大事故。生物制品则要求更加严格,除避免染菌外还要防止菌种变异,保持活菌活毒的活性。在冻干过程中要加入添加剂和保护剂,这是技术水平很高的工作, 国内外有不同的冻干保护剂, 我国六大生物制品研究所之间也各有妙方。 生物体的冻干工艺已经提到了日程上,本校将灰鼠皮肤去毛冻干后在沈阳药科大学做药理实验证明了与新鲜皮肤的药理作用相同, 复水后在生物显微镜下做组织观察, 与鲜皮细胞组织基本相同。现正在国家自然科学基金的资助下,与中国医科大学合作开展家兔角膜的冻干实验研究。 4 冻干理论的研究现状及发展趋势 真空冷冻干燥技术的理论研究可概括为低压低温传热传质的理论研究,非稳态流场的理论研究和热物性参数与其测量方法研究三大部分。其中低压低温传热传质的理论研究进行得比较早,效果比较明显,目前公认的冻干模型可归纳成三种: 一种是1976 年Sandall 等提出的冰界面均匀后移的稳态模型(URIF) ; 另一种是1968 年Dryer [6 ]等提出的准稳态模型; 第三种是1979 年Litchield 等提出的吸附- 升华模型。 这几种模型都可以描述冻干过程,但又都存在着不足,描述传热过程比较准确,描述传质过程误差较大。主要问题是在传质过程中要发生固- 汽相变,水蒸气在多孔的通道中传递,通道长度要随时间不同而变化,是非稳态过程。多孔通道的结构尺寸还与预冻速度、被冻干物料的物质结构等有关。从近几年的研究报道中还没有见到有新的突破。冻干过程传热传质的理论研究重点是研究发生在被冻干物料内部的过程。非稳态流场的理论研究,重点是研究物料之外、冻干机之内的低压低温空间环境。描述该空间环境的参数有温度、压力、湿度等,这些参数形成的温度场、压力场、湿度分布等都是随时间变化的非稳态流场,这些非稳态流场的模拟方法至今还是个难题。冻干机捕水器中的非稳态流场中又增加了一个汽- 固相变的问题,使研究更加复杂化。因此,近几年虽然有人研究并发表了论文,但都没有形成有效的理论,仍然是值得深入研究的课题之一。无论是传热传质理论研究还是非稳态流场理论研究,都需要一些热物性参数,例如被冻干物料的密度、导热系数、传质系数、水分含量等。由于被冻干物料是各种各样的,无法查找这些数据,需要自己测量。测量时采用什么方法、什么仪表、什么原理等都是研究的课题。还有一类热物性参数测量更是比较困难,这就是在低温低压下湿空气和霜层的特性参数。例如,在真空条件下霜层的密度、厚度、导热系数等都随时间、温度、压力而变化,研究工作相当困难,进展缓慢。 5 结束语 从上述分析可见,冻干技术发展很快,存在问题也不少。迈向21 世纪的冻干技术,除了在设备、工艺和理论方面开展更新、更好、更深入地研究之外,还有待于开拓市场。目前冻干产品销售情况不景气, 除国际市场受东南亚经济危机的影响外, 也受冻干产品质量和品种的制约。国内市场受冻干产品的价格限制,也受新鲜果蔬生产和保鲜技术的冲击。开拓市场的方向应该是上品种、重质量、降价格、面向国外。冻干技术还需开发新的应用领域,生命科学、材料科学等都是冻干技术的交叉学科,是很有发展前途的领域,应该作为开发应用新领域的首选范围。
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冻干机的组成和冻干程序产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行,这个装置叫做真空冷冻干燥机,简称冻干机。冻干机按系统分,由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分,由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。图十三是冻干机组成示意图。冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右,能够加热到+50℃左右的高低温箱,也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分,需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温,使产品内的水份升华而干燥。冷凝器同样是一个真空密闭容器,在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面,吸附面的温度能降到-40℃以下,并且能恒定地维持这个低温。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门,再加上真空泵,便构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象,真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。冷冻机可以是互相独立的二套,也可以合用一套。冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷,以产生和维持它们工作时所需要的低温,它有直接致冷和间接致冷二种方式。加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法;有的则利用中间介质来进行加热,由一台泵使中间介质不断循环。加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热,以使产品内的水份不断升华,并达到规定的残余水份要求。控制系统由各种控制开关,指示调节仪表及一些自动装置等组成,它可以较为简单,也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制,操纵机器正常运转,以冻干出合乎要求的产品来。冷冻干燥的程序是这样的:在冻干之前,把需要冻干的产品分装在合适的容器内,一般是玻瓶或安瓶,装量要均匀,蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些;然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内。装箱之前,先将冻干箱进行空箱降温,然后将产品放入冻干箱内进行预冻,抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器工作,抽真空时冷凝器应达到-40℃左右的温度,待真空度达到一定数值后(通常应达到100uHg以上的真空度),即可对箱内产品进行加热。一般加热分两步进行,第一步加温不使产品的温度超过共熔点的温度;待产品内水份基本干完后进行第二步加温,这时可迅速地使产品上升的规定的最高温度。在最高温度保持数小时后,即可结束冻干。整个升华干燥的时间约12-24小时左右,与产品在每瓶内的装量,总装量,玻璃容器的形状、规格,产品的种类,冻干曲线及机器的性能等等有关。冻干结束后,要放干燥无菌的空气进入干燥箱,然后尽快地进行加塞封口,以防重新吸收空气中的水份。在冻干过程中,把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线,叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标,时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时,产品的质量也不相同,冻干曲线还与冻干机的性能有关。因此不同的产品,不同的冻干机应用不同的冻干曲线。图十四是冻干曲线示意图(其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线)。第三节 共溶点及其测量方法需要冻干的产品,一般是预先配制成水的溶液或悬浊液,因此它的冰点与水就不相同了,水在0℃时结冰,而海水却要在低于0℃的温度才结冰,因为海水也是多种物质的水溶液。实验指出溶液的冰点将低于溶媒的冰点。另外,溶液的结冰过程与纯液体也不一样,纯液体如水在0℃时结冰,水的温度并不下降,直到全部水结冰之后温度才下降,这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样,它不是在某一固定温度完全凝结成固体,而是在某一温度时,晶体开始析出,随着温度的下降,晶体的数量不断增加,直到最后,溶液才全部凝结。这样,溶液并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一温度范围内凝结,当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。因为凝固点就是融化的开始点(既熔点),对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点。所以又叫做共熔点。可见溶液的冰点与共熔点是不相同的。共熔点才是溶液真正全部凝成固体的温度。显然共熔点的概念对于冷冻干燥是重要的,因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体,它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程,与溶液相似,也有一个真正全部凝结成固体的温度。即共熔点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华,否则有部分液体存在时,在真空下不仅会迅速蒸发,造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小;而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来,造成象液体沸腾的样子,使冻干产品鼓泡,甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷到共熔点以下的温度,使冻干产品真正全部冻结。在冻结过程中,从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的;靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的,特别是在冻结是电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了,全部冻结后电阻率将非常大,因此溶液是离子导电。冻结是离子将固定不能运动,因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。正规的共熔点测量法是将一对白金电极浸入液体产品之中,并在产品中插一温度计,把它们冷却到-40℃以下的低温,然后将冻结产品慢慢升温。用惠斯顿电桥来测量其电阻,当发生电阻突然降低时,这时的温度即为产品的共熔点。电桥要用交流电供电,因为直流电会发生电解作用,整个过程由仪表记录。(图十六)也可用简单的方法来测量,如图十五所示。用二根适当粗细而又互相绝缘的铜丝插入盛放产品的容器中,作为电极。在铜电极附近插入一支温度计,插入深度与电极差不多,把它们一起放入冻干箱内的观察窗孔附近,并用适当方法把它们固定好,然后与其他产品一起预冻,这时我们用万用表不断地测量在降温过程中的电阻数值,根据电阻数值的变化来确定共熔点。把电极引线通过一个开关与万用表相连,可以不分正负极。如果冻干箱没有电线引出接头,则可以用二根细导线从箱门缝处引出,在电线附近涂些真空密封蜡,这样不致于影响真空度。待温度计降至0℃之后即开始测量并作记录。把万用表的转换开关放在测量电阻的最高档(×1K或×10K)。由于万用表内使用的是直流电,为了防止电解作用,在每次测量完之后要把开关立即关掉,把每一次测量的温度和电阻数值一一记录下来。开始时电阻值很小,以后逐步增高。到某一温度时电阻突然增大,几乎是无穷大,这时的温度值便是共熔点数值。用这种方法测量的共熔点有一定的误差,因为铜电极处多少有些电解作用。万用表对于高阻值没有电桥灵敏;另外,冻结过程与熔化过程电阻的变化情况并不完全相同,但所测之值仍有实用参考价值。共熔点的数值从0℃到40℃不等,与产品的品种、保护剂的种类和浓度有关。一些物质的共熔点列表二十二供参考,因实际的冻干产品还有其它成份。所以与此不相同。第四节 产品的预冻产品在进行冷冻干燥时,需要装入适宜的容器,然后进行预先冻结,才能进行升华干燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变;而且要获得冻结后产品有合理的结构以利于水份的升华;还要有恰当的装量,以便日后的应用。产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。散装可以采用金属盘,饭盒或玻璃器皿;瓶装采用玻璃瓶和安瓿。玻璃瓶又有血浆瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等,安瓿也有平底安瓿、长安瓿和圆安瓿等;这些需根据产品的日后使用情况来决定,瓶子还需配上合适的胶塞。表二十二 一些物质的共熔点(℃)物质 共熔点氯化钠溶液 -2210%蔗糖溶液 -2640%蔗糖溶液 -3310%葡萄糖溶液 -272%明胶、10%葡萄糖溶液 -322%明胶、10%蔗糖溶液 -1910%蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、氯化钠溶液 -36脱脂牛奶 -26马血清 -35各种容器在分装之前要求清洗干净并进行灭菌处理。需要冻干的产品需配制成一定浓度的液体,为了能保证干燥后有一定的形状,物质含量在10~15%之间最佳。产品分装到容器有一定的表面积与厚度之比。表面积要大一些,厚度要小些。表面积大有利于升华,产品厚度大不利于升华。一般分装厚度不大于10mm。有些产品需用大瓶。并冻干较大量的产品时,可以采用旋冻的方法冻成壳状,或倾斜容器冻成斜面,以增大表面积,减小厚度。产品的预冻方法有冻干箱内预冻法和箱外预冻法。箱内预冻法是直接把产品放置在冻干机冻干箱内的多层搁板上,由冻干机的冷冻机来进行冷冻。大量的小瓶和安瓿进行冻干时为了进箱和出箱方便,一般把小瓶或安瓿分装在若干金属盘内,再装进箱子。为了改进热传递,有些金属盘制成可分离式,进箱时把底抽走,让小瓶直接与冻干箱的金属板接触;对于不可抽低的盘子要求盘底平整,以获得产品的均一性。采用旋冻法的大血浆瓶要事先冻好后加上导热用的金属架或块后再进行冷冻。箱外预冻有二种方法。有些小型冻干机没有进行预冻产品的装置。只能利用低温冰箱或酒精加干冰来进行预冻。另一种是专用的旋冻器,它可把大瓶的产品边旋转边冷冻成壳状结构。然后再进入冻干箱内。还有一种特殊的离心式预冻法,离心式冻干机就采用此法。利用在真空下液体迅速蒸发,吸收本身的热量而冻结。旋转的离心力防止产品中的气体溢出,使产品能“平静地”冻结成一定的形状。转速一般为800转/分左右。冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用,其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论,但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。生物物质的冷冻过程首先是从纯水结冰开始,冰晶的生长逐步造成电解质的浓缩。随后是低共熔混合物凝固。最后全部变为固体。机械效应是细胞内外冰晶生长而产生的机械力量引起的。特别是对于有细胞膜的生命体影像较大。一般冰晶越大,细胞膜越易破裂,从而造成细胞死亡;冰晶小,对细胞膜的机械损伤也较小。缓慢冷冻产生的冰晶较大,快速冷冻产生的冰晶较小;就此而言。快速冷冻对细胞的影响较小。缓慢冷冻容易引起细胞的死亡。溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩,从而使电解质的浓度增加,蛋白质对电解质是较敏感的。电解质浓度的增加引起蛋白质的变性,而使细胞死亡;另外电解质浓度的增加会使细胞脱水而死亡。间隙液体浓度越高。上述原因引起的破坏也越厉害。溶质效应在某一温度范围最为明显。这个温度范围在水的冰点和该液体的全部固化温度之间。若能以较高的速度越过这一温度范围,溶质效应所产生的效果就能大大减弱。另外冷冻时所形成的晶体大小在很大程度上也影响干燥的速率和干燥后产品的溶解速度。大的冰晶容易升华,小的冰晶不利于升华;但大的冰晶溶解慢,小的冰晶溶解快。冰晶越小、干燥后越能反映产品的原来结构。综上所述,需要有一个最优的冷却速率。以得到最高的细胞存活率,最好的产品物理性状和溶解速度。当然提高存活率与在产品中加入抗低温剂(保护剂之一)还有很大的关系。列如甘油、二甲亚砜、糖类等。这些抗低温物质能帮助产品扩大最优冷却速率的范围,以便使更多的细胞存活下来。为了获的不同的降温速度。就要采取不同的预冻方法;列如有时需装箱之后才开始冻干箱的降温,有时需让机器预先降到低温,再将产品装入冻干箱内。预冻的目的也是为了固定产品,以便在真空下进行升华。如果没有冻实。则抽真空时产品会冒出瓶外来,没有一定的形状;如果冷的过低,则不仅浪费了能源和时间,而且对某些产品还会降低存活率。因此预冻之前应确定三个数据。其一是预冻的速率,应根据产品不同而试验出一个最优冷冻速率。其二是预冻的最低温度,应根据改产品的共熔点来决定,预冻的最低温度应低于共熔点的温度。其三是预冻的时间,根据机器的情况来决定,保证抽真空之前所有产品均已冻实。不致因抽真空而冒出瓶外,冻干箱的每一板层之间,每一板层的各部分之间温差越小,则预冻的时间可以相应缩短,一般产品的温度达到预冻最低温度之后1-2小时即可开始抽真空升华。第五节 产品的第一阶段干燥产品的干燥可分为二个阶段,在产品内的冻结冰消失之前称第一阶段干燥、也叫作解吸干燥阶段。产品在升华时要吸收热量,一克冰全部变成水蒸汽大约需要吸收670卡左右的热量,因此升华阶段必须对产品进行加热。但对产品的加热量是有限度的,不能使产品的温度超过其自身共熔点温度。升华的产品如果低于共熔点温度过多,则升华的速率降低,升华阶段的时间会延长;如果高于共熔点温度,则产品会发生熔化,干燥后的产品将发生体积缩小,出现气泡,颜色加深,溶解困难等现象。因此升华阶段产品的温度要求接近共熔点温度,但又不能超过共熔点温度。由于产品升华时,升华面不是固定的。而是在不断的变化,并且随着升华的进行,冻结产品越来越少。因此造成对产品温度测量的困难,利用温度计来测量均会有一定的误差。可以利用气压测量法来确定升华时产品的温度,把冻干箱和冷凝器之间的阀门迅速地关闭1-2秒的时间(切不可太长)。然后又迅速打开,在关闭的瞬间观察冻干箱内的压强升高情况,计下压强升高到某一点的最高数值。从冰的不同温度的饱和蒸汽压曲线或表上可以查出相应数值,这个温度值就是升华时产品的温度。产品的温度也能通过对升华产品的电阻的测量来推断。如果测得产品的电阻大于共熔点时的电阻数值,则说明产品的温度低于共熔点的温度;如果测得的电阻接近共熔点时的电阻数值,则说明产品温度已接近或达到共熔点的温度。冷冻干燥时冻干箱内的压强,过去认为是越低越好,现在则认为不是越低越好,而是要控制在一定的范围之内。压强低当然有利于产品内冰的升华。但由于压强太低时对传热不利,产品不易获得热量,升华速率反而降低。实验标明:在冻干箱的压强低于毫巴时,气体的对流传热小到可以忽略不计;而压强大于毫巴时,气体的对流传热就明显增加。在同样的板层温度下,压强高于毫巴时,产品容易获得热量,因而升华速率增加。但是,当压强太高时,产品内冰的升华速率减慢,产品吸热量降减少。于是产品自身的温度上升,当高于共熔点温度时,产品将发生熔化,造成冻干失败。冻干箱的合适压强一般认为是在毫巴之间,在这个压强范围内,既利于热量的传递又利于升华的进行。超过毫巴时,产品可能熔化,此时应发出真空报警信号,切断对产品的加热,甚至启动冷冻机对冻干箱进行降温,以保护产品不致发生熔化。冻干箱内的压强是由空气的分压强和水蒸汽的分压强组成的,因此要使用能测量全压强的热真空计来测量真空度;而不宜使用压缩式真空计,以水银为介质的压缩式真空计由于水银蒸汽有害产品应禁止使用。1克冰在压强毫巴时大约能产生10000升体积的蒸汽,为了排除大量的水蒸汽,光靠机械真空泵排除是不行的。冷凝器作为冷却使大量水蒸汽凝结在其内部的制冷表面上,因此冷凝器实际上起着水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝结时放出的热量能使冷凝器的温度发生回升,这是正常的现象。但由于冷凝器冷冻机的制冷能力不够,冷凝器吸附水蒸汽的表面太小,或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因,会引起冷凝器温度的过度回升。当发生这种情况时。冻干箱和冷凝器之间的水蒸汽压力差减小,从而导致升华速率的降低;与此同时冻干机系统内水蒸汽的分压强增强,使真空度恶化,进而又引起升华速率的减慢,产品吸收热量减少,产品温度上升,致使产品发生熔化,冻干失败。因此为了冷冻干燥出好的产品,需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要冷凝器始终能低于-40℃以下的低温,因为-40℃时冰的蒸汽压为毫巴左右。在升华干燥阶段,冻干箱的板层是产品热量的来源。板层温度高,产品获得的热量就多;板层温度低,产品获得的热量就少;板层温度过高,产品获得过多的热量使产品发生熔化;板层温度过低,产品得不到足够的热量会延长升华干燥时间。因此,板层的温度应进行合理的控制。板层温度的高低应根据产品温度、冻干箱的压强(即冻干箱的真空度)、冷凝器温度三个因素来确定。如果在升华干燥的时候,产品的温度低于该产品的共熔点温度较多,冻干箱内的压强小于真空报警设定的压强较多,冷凝器温度也低于-40℃较多,则板层的加热温度还可以继续提高。如果板层温度提高到某一数值之后产品的温度已接近共熔点温度,或者冻干箱的压强上升到接近真空报警的数值或者冷凝器温度回升到-40℃,则板层温度不可再继续提高,不然会出现危险的情况。实际上升华时板层温度的高低还与冻干机的性能有关,性能较好的冻干机,板层的加热温度可以升得高一些。升华阶段时间的长短与下列因素有关:产品的品种:有些产品容易干燥,有些产品不容易干燥。一般来说,共熔点温度较高的产品容易干燥,升华的时间短些。产品的分装厚度:正常的干燥速率大约每小时使产品下降1毫米的厚度。因此分装厚度大,升华时间也长。升华时提供的热量:升华时若提供的热量不足,则会减慢升华速率,延长升华阶段的时间。当然热量也不能过多地提供。冻干机本身的性能,这包括冻干机的真空性能,冷凝器的温度和效能,甚至机器构造的几何形状等,性能良好的冻干机使升华阶段的时间较短些。在产品的第一阶段时,除了要保持冻结产品的温度不能超过共熔点以外,还要保持已干燥的产品温度不能超过崩解温度。所谓崩解温度是对已经干燥的产品而言的。已干燥的产品应该是疏松多乱,保持一个稳定的状态,以便下层冻结产品中升华的水蒸汽顺利通过,使全部的产品都良好的干燥。但某些已干燥的产品当温度达到某一数值时会失去刚性,发生类似崩溃的现象,失去了疏松多乱的性质,使干燥产品有些发粘。比重增加,颜色加深。发生这种变化的温度就叫做崩解温度。干燥产品发生崩解之后,阻碍或影响下层冻结产品升华的水蒸汽的通过,于是升华速度减慢冻结产品吸收热量减少,由板层继续供给的热量就有多余。将会造成冻结产品温度上升,产品发生熔化发泡现象。崩解温度与产品的种类和性质有关,因此应该合理的选择产品的保护剂,使崩解温度尽可能高一些,例如产品的崩解温度应高于该产品的共熔点温度。崩解温度一般由试验来确定,通过显微冷冻干燥试验可以观察到崩解现象,从而确定崩解温度。
重芳烃销路很好。建议深加工,生产重芳烃。
先进焊接技术论文二:电焊焊接技术浅析 摘要:近年来,随着我国市场焊接需求量的不断增长,国外电焊机械产品大量涌入我国机械市场,为我国电焊事业的发展提供了广阔的市场空间,也为电焊技术更新与优化奠定了扎实基础。本文就我国常见的集中电焊焊接技术进行分析,详细的阐述了其工作要点,以供同行参考。 关键词:电焊;电弧焊;焊接技术 在当今社会发展中,电焊焊接技术的应用非常的广泛,无论是在建筑工程项目中还是在工业生产当中,都极为常见,同时也它促使了各种不同类型和种类的电焊机具的优化和更新。基于这种社会背景下,做好电焊焊接技术研究深受社会各界人士重视,也是未来生产领域关注的核心内容。 一、电弧焊 电弧焊是现阶段社会发展中最受欢迎的焊接技术之一,它在当今社会发展中发挥着重要的作用和意义。电弧焊在应用中主要是利用弧焊机作为主要的焊接设备,通过其送出低压电流将焊条与燃烧片点燃融化,从而凝固在焊接目标位置。在目前的焊接工作中,常见的电弧焊工作要点包含以下几个方面。 1、电弧焊概念 所谓的电弧焊也被称之为焊条电弧焊,是当今工业中采用最多的焊接方法,它的应用原理在于通过电弧放电产生的热量将焊条以及焊接目标融化并且凝结成焊缝,从而获取牢固的焊接接头,以保证工程施工整体性。 2、电弧焊工作原理 在电弧焊工作的过程中,电弧焊的电弧是通过电源直接供给的,是在工业条件下以工业器件和焊条之间所产生的放电现象来进行控制的,它是通过气体电离子以及阴极电子发射束来加以管理的。在目前的工作中,焊条电弧焊主要是用于手工操作的焊接工作,是通过平焊、立焊为主进行焊接工作的。 3、电弧焊适用范围 在目前的工作中,电弧焊主要是用于能够人工操作的焊接工件,它在利用中包含了立焊、平焊以及昂焊等多种不同的工作方式。另外,这种焊接方式因为焊条电弧焊设备本身存在着轻便、搬运灵活的特点,因此在焊接的过程中可以广泛的应用在任何一种具备电源的焊接工作当中,且使用材料广、结构形状不受限制的优势。 4、电弧焊接的一般规定 首先,在焊接的过程中我们提前应当做好结构件等级、直径、形状以及接头形式分析,选择合理科学的焊条,从而保证焊接工作的正常开展,同时对于焊接工艺和焊接参数也要提前给予分析。其次,在焊接的过程中,引弧焊工作的开展应当在垫板、帮条以及焊缝部位进行控制,不得在工作中烧伤主筋,以避免结构产生变形;再次,在焊接的时候接地线与钢筋等金属结构必须要紧密的连接,以保证工作的安全进行。 5、电弧焊工艺选择中需要注意的事项 在当今的工程项目中,焊接工作如果选用电弧焊进行施工,那么在工作中我们必须要对以下内容严格控制,保证工作的顺利开展和进行。首先,触电事故,在电弧焊焊接的过程中因为焊接标准和焊接工艺的不同,因此在焊接工作中经常需要更换焊条和焊接电流、电压。在这个时候操作的时候要直接接触到电极与极板,因而容易引发触电事故。这种事故的产生主要原因在于劳动保护用品不合格、工作人员技术不标准、违章操作等,因此在工作中对于这几方面必须要提前给予重视和分析,以保证焊接工作的顺利进行。其次,火灾事故的预防,因为电弧焊在焊接的过程中会发生火花和电弧,甚至是引发空气温度的升高,在这种条件下,一旦产生易燃易爆物品,那么很有可能引发火灾事故。因此在焊接工作中我们必须要提前做好有关火灾预防和控制工作,保证工作的顺利开展和进行。 二、电阻焊焊接工艺分析 所谓的电阻焊主要指的是通过工件组合连接电源之后产生压力,并且利用电流通过接头触及到邻近区域的电阻,并且产生电阻热进而进行焊接的一种现代化焊接工艺。这种焊接技术在目前的工作中也较为常见,它在应用的过程中是利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法。 1、点焊 点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两柱状电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。 点焊的工艺过程: 首先、预压,保证工件接触良好。 其次、通电,使焊接处形成熔核及塑性环。 再次、断电锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。 2、缝焊 缝焊(Seam Welding)的过程与点焊相似,只是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极,将焊件装配成搭接或对接接头,并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动,连续或断续送电,形成一条连续焊缝的电阻焊方法。 缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构,板厚一般在3mm以下。 3、应用 随着航空航天 航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展,电阻焊越加受到广泛的重视。对电阻焊的质量也提出了更高的要求。可喜的是,中国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发,给电阻焊技术的提高提供了条件。中国已生产了性能优良的次级整流焊机。由集成电路和微型计算机构成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。恒流、动态电阻,热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用。 三、帮条焊与搭接焊 1、施焊前,钢筋的装配与定位,应符合下列要求。 (1)采用帮条焊时,两主筋端面之间的间隙应为2~5mm。 (2)采用搭接焊时,钢筋的顶弯和安装,应保证两钢筋的轴线在一直线上。 (3)帮他和主筋之间用四点定位焊固定;搭接焊时,用两点固定,定位焊缝应离帮条或搭接端部20mnn以上。 在现场预制构件安装条件下,节点处钢筋进行搭接焊时,若钢筋预弯确有困难,可不顶弯。 2、施焊时,引弧应在帮条或搭接钢筋的一端开始,收弧应在帮条或搭接钢筋端头上,弧坑应填满。多层施焊时,第一次焊缝应有足够的熔深,主焊缝与定位焊缝,特别是在定位焊缝的时段与终端,应融合良好。 四、电渣压力焊 焊接工艺过程包括引弧、稳弧、电渣和顶压等,施焊前,先将钢筋端部约120mm范围内的铁锈清除,将夹具夹牢在下部钢筋上,并将上部钢筋扶直夹牢与活动电极中,并在焊剂盒内装满焊药。采用手工电渣电压力焊时,可采用直接引弧法,先将上、下钢筋接触,接通焊接电源后,立即将上钢筋提升2~4mm,引燃电弧;然后,继续缓缓上提钢筋数毫米,使电弧稳定燃烧后,随着钢筋的熔化而渐渐下送,并转入电渣过程,待钢筋熔化达到一定程度后,在切断焊接电源的同时 ,迅速进行顶压,冷却1~3min后,即可打开焊剂盒,收回焊剂,卸下夹具,并敲掉熔渣。钢筋的上提和下送均应适当,防止断路或短路。 五、结束语 电焊工艺和技术在当今现代工程施工中应用极为广泛,各种焊接技术和施工工艺也在不断创新和发展。根据实际情况使用不同的电焊机具,能更加效率化、高质量化完成施工要求。 参考文献 [1] 孙光磊. SAFUREX双相不锈钢焊接技术[J]. 压力容器. 2009(10) [2] 赵虎. 310S耐热不锈钢的焊接性及焊接技术[J]. 干燥技术与设备. 2011(02) 看了“先进焊接技术论文”的人还看: 1. 电焊焊接技术论文 2. 材料焊接技术论文 3. 焊接专业技术论文 4. 焊接工艺技术论文 5. 手工焊接技术论文
焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。这是我为大家整理的材料焊接技术论文,仅供参考!
高强材料的焊接浅析
摘要:在现代工业中,高强材料越来越占有重要的地位,但其焊接时的焊接裂纹、脆化、软化等现象,给安全生产与产品的使用效率带来了隐患。为此,笔者根据自身学习与实践经历,就高强材料尤其是高强钢的焊接特性进行分析阐述。
关键词:高强材料;焊接;特性
一、高强材料概况
在当前的管道、容器中,高强材料越来越占有重要的地位。当中最重要的,是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五),用来加强钢的强度,将钢的强度提高到275MPa或更高,并产生更优的综合质量,此种钢被称为高强钢,它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢。根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性,高强钢总体上有两种。
热轧、正火钢,其屈服强度处于294Mpa~490MPa间,而利用状态是热轧、正火与控轧,在类别上是非热处理强化钢,该种钢的现实中使用的最为常见。
调质钢,其屈服强度处于490Mpa~980Mpa间,通常在调质状态中应用,在类别上是热处理强化钢。该种刚的特性是不烦强度高,而且塑性与韧性比较好,能够直接于调质时进行焊接。所以,这中调质钢在使用中越来越普及。
现在常使用的高强钢,钢板牌号包含以下几种:16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR;锻件牌号包含以下几种:16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb。
二、高强钢的焊接特性
高强钢中碳含量通常不高于,合金成分的总量通常不高于5%。因为高强钢包含一些的合金成分,使它的焊接性和别的材料有一些不同,具体焊接特性有以下几点:
1、焊接时的焊接裂纹
(1).高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分,当焊接的时候往往产生淬硬,而产生的硬化部分往往很敏感,所以,当刚性过强与拘束应力较强的状态下,如果焊接方式有问题,就会造成冷裂纹。加上这中裂纹存在较长的延迟,容易造成较大的危害。
(2).再热裂纹为在焊作业完成后,慢慢去掉应力热的过程中,或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂。通常认为,此类裂纹造成的原因,是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内,焊接完成后进行,但没有完全析出,而是在PWHT的时候呈弥散状态析出,所以强化了晶内,将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界。
高强钢在焊接的时候,通常不会造成再热裂纹,例如16MnR、15MnVR之类。然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢,因为Nb、V、Mo等成分比较敏感,是造成再热裂纹的常见因素,所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时,需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围,以免造成再热裂纹。
2、焊接部位的脆化与软化
(1).应变时效脆化。焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆),材料会导致有所变形,要是变形的部位再收到200至450℃的热作用,可能造成应变时效,继而产生脆化,往往导致材料的塑性减弱,因此造成钢材的脆断。
PWHT能够减弱焊接时产生应变时效,将韧性一定程度上恢复。1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定,筒状钢材的厚度要达到下列标准:碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三;别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五。而且,那些冷成形与中温成形中制作的受压产品,要在成形之后实施热处理。
(2).焊缝与热影响区产生的脆化。对材料进行焊接时,加热与冷却往往不会十分均匀,便会产生不均匀的结构。焊缝与热影响区具有一定的脆性,这是是焊接接头里最薄弱的地方。焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响,高强钢容易淬硬,线能量如果不高,HAZ会产生马氏体造成裂纹;线能量如果过高,WM与HAZ产生粗糙的晶粒,会造成焊接部位的脆化。线能量如果过高,调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显。因而焊接作业时,要把线能量控制于合适的度量。
(3).焊接部位的热影响区产生的软化。因为焊接时的热作用,会造成部分地区强度降低,形成了一定的软化带。HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化,不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准,因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象,如果做到工艺合适,就不会降低焊接部位的正常使用。
三、当代新式高强材料的焊接特性
1、高强管线钢
高强管线钢指X70以上的钢级,至尽为止,X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢。加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出,该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产,最终目标是生产各种规格的X100钢管。日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管,正在研制X120钢管。
为保障管线的安全可靠性,在提高强度的同时,必须相应提高韧性。特别是高压输气用钢管,必须有很高的CVN。超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢,其钢级为X80~X100(贝氏体)、X100~X120(马氏体)。在成分设计上,大体上都是(超)的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V(Ti)系,有的还加入Mo、Ni、Cu等元素,因此,热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差,冷裂纹敏感性不大。对于强度高于600MPa的钢,焊接时要特别关注WM冷裂纹问题,尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料。
2、超细晶粒钢
上世纪90年代,世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究,其中,尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与。
在新一代钢铁材料的研究中,最引人注目的是超细晶粒的研究,通过超细晶粒(最小1mm)实现强度翻番的目标。超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向,为解决这一问题,须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法。
参考文献
[1]王建利.高强钢的焊接工艺评定[J].云南水力发电,2007,(02).
[2]李明.高强钢的焊接[J].现代焊接,2005,(03).
[3]栗卓新,刘秀龙,李虹,李国栋.高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展[J].新技术新工艺,2007,(05).
试论焊接技术
摘 要:焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中,工件和焊料熔化形成熔融区域,熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中,通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。今天,随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用,研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,以进一步提高焊接质量。
关键词:焊接;金属;能量;技术
1、焊接技术概论
焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。
焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。
2、焊接-工业艺术
焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。
艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为焊接具有艺术性。
焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。
焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化。金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区) ;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象 :焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。其次,焊接艺术语言是独特的。选用不同的金属材料,使用不同的焊接工艺,焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致。
在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在,而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑,粗的焊缝裸露在雕塑表面,各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言在很多情况下,由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格,金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大,从焊接工艺的牢固性来看,这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑,在这件雕塑中,下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看,不论是上半部分的文字造型,还是下半部分的肌理处理,到处有扭曲的焊接痕迹的出现,整个作品达到了整体视觉语言的统一。 手工等离子切割的方法,利用切割时电流的热量,使切割边缘产生热影响区,这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时,通过对焊接规范的调节,割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理,在切割完成金属冷却后,固化为一道美丽的割痕,与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性,但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。从尺寸的角度考虑,尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊,较小的可采用手工钨极氩弧焊。
如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话,画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝,应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同,不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色,钛钢、青铜、紫铜、黄铜而且就钢材来说,不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外,切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一,既可以与焊接结合使用,也可以单独使用,这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来,变化的丰富可想而知。
3、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因
焊接切割作业时,尤其是气体切割时,由于使用压缩空气或氧气流的喷射,使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方),当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时,就可能会发生火灾和爆炸事故。
在高空焊接切割作业时,对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净,作业人员在工作过程中乱扔焊条头,作业结束后未认真检查是否留有火种。
气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器,工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。
4、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施
焊接切割作业时,将作业环境lOm范围内所有易燃易爆物品清理干净,应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体,以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质,以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。
高空焊接切割时,禁止乱扔焊条头,对焊接切割作业下方应进行隔离,作业完毕应做到认真细致的检查,确认无火灾隐患后方可离开现场。
应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶,在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。
对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理,对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。
焊补燃料容器和管道时,应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时,置换应彻底,工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时,应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测,注意监护,要有安全组织措施。
作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。
在当今技术型社会发展中,电焊焊接技术在一些行业中的应用十分的广泛。我整理了电焊焊接技术论文,欢迎阅读!
摘要:在当今社会发展中,电焊焊接技术的应用非常的广泛,无论是在建筑工程项目中还是在工业生产当中,都极为常见,同时也它促使了各种不同类型和种类的电焊机具的优化和更新。基于这种社会背景下,做好电焊焊接技术研究深受社会各界人士重视,也是未来生产领域关注的核心内容。
关键词:焊接;金属;技术 焊接检测
1 焊接技术概论
焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的 方法 是加热或加压,或同时加热又加压。
焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。
2 焊接检测
焊接缺陷:焊接检测目的是发现焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及 其它 各种不完整性,有时也叫焊接欠缺。我们介绍焊接缺陷几种常见的形式、形成原因和应对方法:
焊接变形和焊接应力。焊接接头局部位置加热与冷却是不均匀的,局部位置的各部分金属处于从液态→塑性状态→弹性状态的不同状态,并随着热源和温度的变化而发生变化,因而在焊接过程中产生了焊接变形和焊接应力。焊件降温到室温时留存在焊件中的变形和应力一般称为焊接残余变形和焊接残余应力。焊接变形会降低组装件装配质量、造成焊接错边、降低接头性能和结构承载能力,易产生附加应力,增加制造成本。其应对 措施 为合理设计、减少焊缝数量及尺寸、预留收缩量、反向变形、刚性固定等。焊接应力会降低结构强度、稳定性、疲劳强度,增加构件脆性断裂概率,减少焊接应力一般的方法有合理设计、减少焊缝尺寸和长度、避免焊缝过分集中、采用刚性较小的接头形式、缩小焊接区与结构整体的温差、采用合理的焊接顺序和方向等等。
气孔。在焊接区中分别来自焊接材料、空气、焊丝和母材表面杂质和高温蒸发形成的各种CO、CO2、H2、O2、N2气体未完全逸出,在金属凝固前残存于焊缝中形成了气孔。它会降低塑性和强度、减少焊缝有效截面积,引起泄漏,可以采取封闭焊接场所防止穿堂风、烘干焊条、清洁波口两侧、控制氩气流量、选择设备性能稳定且标定合格的焊接设备等措施来进行防治。
结束语
作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
摘要:垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,是一种更加先进的焊接工艺 由于垂直气电焊焊接线能量大,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求,具有巨大的发展空间钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,采用垂直气电焊技术冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低,适合在垂直气电焊工艺中使用。
关键词:垂直气 电焊 技术
垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,是一种更加先进的焊接工艺 由于垂直气电焊焊接线能量大,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求,具有巨大的发展空间钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,采用垂直气电焊技术冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低,适合在垂直气电焊工艺中使用。
1.垂直气电焊工艺
垂直气电焊技术简介
垂直气电焊设备主要由机头和靠永久磁铁吸附于钢板上并带齿条的铝合金导轨、水冷循环装置、半自动CO2焊接电源和送丝机构组成。焊枪和铜滑块装在小车上,沿着由磁性固定在钢板上的齿条导轨垂直向上运行,其正面用通水冷却的铜滑块,背面用固定的通水冷却铜衬垫或陶瓷衬垫,正反面强迫一次成形,可焊接板厚9-22mm。
垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,可实现自动化焊接。与传统焊接工艺如埋弧自动焊手工电弧焊等相比,其焊接热源更加集中,焊接线能量比传统焊接工艺更大,是一种更加先进的焊接工艺。
由于垂直气电焊焊接线能量是传统焊接工艺的3~4倍,目前普通正火钢或轧制钢,采用垂直气电焊工艺会使得焊接接头脆化,降低接头的弹塑性,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求。
垂直气电焊焊接设备主要由以下几部分组成:带齿条的靠永磁铁吸附在钢板上的铝合金导轨;机头;送丝机构;CO2半自动焊接电源;水冷循环装置;机头垂直气电焊工艺操作
影响垂直气电焊焊接性能的因素
焊前准备和焊接操作
焊前应首先检查全套设备的运行状况,若焊接时中途熄弧,必须对接头进行彻底修补。为保证随机头一起上升的铜滑块顺利畅通,板边差应控制在2mm以内,坡口两侧40mm范围内高出钢板表面的横向焊缝、增强高和马脚均须铲平,还应清除铁锈、水分、油污等,以免影响焊接质量。反面的衬垫应对中并贴紧钢板。为控制钢板在大线能量焊接状态下的焊接变形及装配间隙的收缩,装配马应保证一定的高度和宽度,装配马间距应在300-400mm范围内。
坡口角度和间隙
坡口角度的控制应随板厚而定,为了使坡口宽度与正面铜滑块的槽宽相适应,板厚增加,坡口角度应相对减小,20-25mm板厚的坡口角一般为35°-40°。间隙根据反面衬垫槽宽一般控制在(6±2)mm。间隙或坡口过小,不仅反面焊缝成形差,而且焊缝成形系数不良,影响接头性能。间隙或坡口过大,均会造成焊缝填充量的增多,焊接速度减慢,线能量增大,从而影响接头冲击韧性。
焊接电流和焊接电压
垂直气电焊采用焊材直径为φ16mm的药芯焊丝,且正反面焊缝一次成形,因此焊接规范比较大。根据不同板厚,焊接电流一般应控制在340-380A,过小会造成熔合不良,过大会导致电弧不稳。焊接电压过小,焊接过程中飞溅增多,且熔宽太窄,造成正面焊缝未熔合,若电压太大,易造成咬边。不同的药芯焊丝,因熔敷率不同,电流电压的匹配性也存在差异,应适当调整。
2.垂直气电焊技术在油田的应用
垂直气电焊技术在油田应用性能
随着钻采技术的不断发展,钻采设备的不断更新,对连续油管 高压喷射管滤砂管等钻采工具的焊接工艺有了新的要求,石油行业应用垂直自动气电焊技术,能够提高钻采设备的焊接质量和焊接效率,具有巨大的发展空间。
垂直气电焊的性能影响因素主要有:
电焊丝的伸出长度
垂直气电焊的机头上升的速度是依靠焊丝伸出长度来控制的,因此焊丝的伸出长度在固定焊枪位置的条件下就决定着熔池在焊接过程中的高低焊丝伸出过长会导致焊接性能下降,接头抗冲击韧性下降,甚至焊穿钢材;焊丝伸出过短会导致滑块气口堵塞甚至造成导电嘴短路适合的焊丝伸出长度应该在30~55mm的范围内。
焊接电压和电流
由于垂直气电焊正反面焊缝一次成型,其焊丝为直径药芯焊丝,因而其采用较大的焊接规范 焊接电流根据钢材厚度不同在340~380A之间适当选择,电压与电流之间应合理匹配。
焊丝摆动和焊丝停留时间
对于厚度不同的钢材应有不同的摆动和停留时间,摆动幅度和停留时间视电弧位置而定 合理的摆动和停留能够有利于焊接性能的提高钢材特性焊接接头的焊接性能主要由钢材的性能而定。
不同钢材的垂直气电焊焊接效果
采用垂直气电焊技术,对国产正火钢、国产TMCP钢进行垂直气电焊实验,钢较正火钢相比,其冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低具有低温高韧性的特点,适合在垂直气电焊工艺中使用。
3.结论
垂直气电焊是一种可实现自动化的大热输入的高效焊接工艺,是比传统埋弧自动焊手工电弧焊焊接热源更集中,焊接线能量更大,更加高效的先进工艺本文通过研究石油行业垂直自动气电焊的应用,分析其影响因素,同时分析不同钢材的垂直气电焊焊接情况,进一步指出TMCP钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,适合在垂直气电焊工艺中使用。
参考文献
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[3]张朝生. 高强度电焊钢管静态强度对其能量吸收特性的影响[J]. 焊管. 2008(02)
[4] 张朝生. 国外电焊钢管生产技术的发展[J]. 钢管. 1986(01)
道口烧鸡是河南滑县道口镇“义兴张”烧鸡店所制,是该省著名的特产。创业于清朝顺治十八年(1616年),至今已有三百多年的历史,开始制作不得法,生意并不兴隆,后从清宫御膳房的御厨那里求得制作烧鸡秘方,做出的鸡果然香美。道口烧鸡的制作技艺历代相传,形成自己的独特风格。1981年被商业部评为全国名特优产品。原料/配方:鸡100只,食盐2~3千克,砂仁15克豆蔻15克,丁香3克,草果30克,陈皮30克,肉桂90克,良姜90克,白芷90克制作方法:(1)选料:须用生长半年以上、两年之内的嫩雏鸡和肥母鸡,重量在1~千克的健康无病之鸡,病、死、残之鸡一律不用。(2)宰剖:将活鸡宰杀,放净血,趁鸡体未凉时即入58~60℃的热水中浸烫,煺净鸡毛,技术熟练者每分钟可煺净1只鸡。然后洗净鸡体斩去鸡爪,在鸡颈上方割口以切断食管、气管,在鸡臀部开7~8厘米口子,取出内脏,拉出气管、食管冲洗干净。(3)整型:先用利刃将鸡肋骨、椎骨中间处切断、按折,选一段高梁秆,放鸡腹内,撑开鸡身;再在鸡下腹脯尖处割一小圆洞,将鸡腿交叉插入洞内;两翅交叉插入腔内,使整鸡成两头尖的半圆形,洗净后悬挂,晾干表皮水分。(4)油炸:把晾好的白条鸡均匀地涂上蜂蜜水(水和蜂蜜的比例为6∶4),然后入150~160℃的热油锅内翻炸约半分钟,炸至柿红色即可。(5)卤煮:将鸡按大小顺序摆于锅内,加上煮鸡老汤,对入盐水,放入药料袋,上用竹箅压住鸡身,使汤浸到最上层鸡身的一半,先用大火将汤煮沸,加入约12克硝,改小火焖煮约3~5小时(时间依季节、鸡龄而定),即可出锅。(6)捞鸡:捞鸡时先备好专用工具,手、眼配合好,一只手用叉子夹住鸡颈,另一只手用双筷端住鸡腹内秫秸,迅速离锅放好,以保持鸡型完整道口烧鸡历史悠久,以风味独特驰名中外,著名的条符离集烧鸡和德州烧鸡的技术,均源于河南安阳的道口镇。1、选料:选用生长7—24个月,重2—斤的嫩鸡或肥母鸡。2、屠宰和开剥:屠宰后放净血,趁鸡体尚温时,放到58—60℃热水浸烫。退净羽毛,用凉水洗净浮毛和浮皮,切去鸡爪。在鸡颈上方割一小口,露出食管和气管,再将其臀部和两腿间各切开7—8厘米长口,割断食、气管,掏出内脏,割下肛门后,用清水冲去腹内的残血和污物。3、选型和炸鸡:将洗净的白条鸡腹部向上放在案上,左手稳住鸡体,右手用刮刀将肋骨中间处切断,并用手按折。根据鸡的大小,选取高直一段放置腹内把鸡撑开,再在下腹脯尖处切一小口,将双腿变叉插入腔内,两翅也交叉插入口腔内,造型成为两头尖的半圆形,再用清水漂洗干净后挂晾,待晾掉表皮水分即可炸鸡。将晾好的白条鸡全身涂匀蜂蜜水,其比例为水60%、蜜40%。将油(豆油、花生油均可)加热到150—160℃,把鸡放入油内翻炸半分钟,炸成柿红色即可捞出。4、煮鸡:其配料按100只鸡计算:砂仁、豆各斤,丁香近斤,草果、陈皮各斤,内桂、良姜、白芷各斤,海盐4—6斤,陈年老汤适量。已炸好的鸡顺序平摆在锅内,兑入陈年老汤和化开的盐水后,再放入砂仁等8味配料,用竹篦压住鸡体,使老汤浸住最上一层鸡体的一半。先用在火将汤烧开,然后把12—18克火硝放入鸡汤沸入溶化,将汤煮开后再用文火焖煮,直到煮熟为止,从开锅算起,一肌须煮3—5个小时。捞出时要注意保持造型美观。成品特点:鸡身呈浅红色,鸡皮不破不裂,鸡肉完整,鸡味鲜美,肥而不腻。此道口烧鸡市场上供不应求,特别是一些旅游客多的地方,销量极大。
既然要学做道口烧鸡,那我们还是来了全面了解一下道口烧鸡是什么样的吧!首先道口烧鸡是特色传统名菜之一,由河南省滑县道口镇“义兴张”世家烧鸡店所制,是我国著名的特产。 道口烧鸡与符离集烧鸡、北京烤鸭、金华火腿齐名。
道口烧鸡用多种名贵中药,辅之陈年老汤,其成品烧鸡色泽鲜艳,形如元宝,口衔瑞蚨。极具食疗和保健功能。道口烧鸡的制作技艺历代相传,形成自己的独特风格。1981年被商业部评为全国名特优产品。
道口烧鸡具有五味佳、酥香软烂、咸淡适口、肥而不腻的特点。食用不需要刀切,用手一抖,骨肉即自行分离,无论凉热、食之均余香满口。所以道口烧鸡是非常受欢迎的。
了解了它的来源之后,我们就来说说它的做法吧!
准备食材:主料:童子鸡900克
辅料:砂仁15克、草果10克、肉桂10克、陈皮15克、丁香4克、白芷10克、豆蔻15克
调料:食盐20克、蜂蜜20克、姜90克
制作方法:
1、首先将鸡宰杀好,血放净,趁鸡身尚温时,放入60~70℃的热水内烫5分钟左右,再将毛煺尽,这可使光鸡洁净白亮,色形美观;
2、然后斩去鸡爪,并在鸡颈上方用刀开一个小口,使食管气管露出,又在臀部和两腿之间各切开7~8 厘米的长口,割断食管、气管、掏出内脏,切下肛门,再用清水洗净余血和污物;
3、将洗好的鸡放在案板上,腹部向上,用刀将肋骨和脊椎中间处切断,并用手按折;
4、然后用小木棒一根放入肚腹内撑起,再在鸡下腹脯尖处开一小口,将两腿交叉插入口内,两翅交叉插入口腔内,使成为两头皆尖的半圆形,再晾干表面水分;
5、将晾好的鸡身抹遍蜂蜜水放入150℃~160℃的热锅内炸成粉红色捞出,放入另一锅内,加上老卤和全部香料,同时将盐水溶化后加入,鸡上压竹箅子,使鸡全部浸没在卤水内,随后将硝溶化后加入,用旺火烧开;
6、再改用文火继续焖到鸡熟烂为止,捞取出锅;
7、捞鸡前要准备好工具,捞时要手眼配合,使鸡的造型达到完整美观的要求。
小技巧:
1、宰杀煺鸡毛时,手法要快捷,这样才能确保鸡身洁净光亮;
2、卤制时,从开锅算起大约要煮4 小时左右,而卤制时所用的汤以后可继续使用,称做老卤;3、蜂蜜水的比例为水60%,蜂蜜40%。
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原料:活土鸡1 只,鲜姜25 克调料:香料包(肉桂、陈皮各5 克,白芷3 克,砂仁、豆蔻各2个,草果1 个,丁香1 克)1 个,盐2 大勺,糖色1 大勺,蜂蜜2 小勺,色拉油2 杯.1.将活土鸡宰杀洗净,切去屁股,将两翅别好,翅尖从放血口处插入,从鸡嘴中穿出,用牙签固定。2.用刀在鸡腿内侧分别切一道10 厘米长的刀口,再在鸡胸后面的皮上切一道2 厘米长的刀口。3.用一根15 厘米长的竹竿撑入鸡腹腔,绷直鸡身。4.再将鸡腿交叉放入体内,并使露出的腿骨插入鸡胸表皮的切口, ①至此,完成鸡的造型。5.将蜂蜜和1 大勺清水调匀成蜂蜜水,均匀地涂抹在鸡表面, ②晾至半干。6.将鸡放入烧至七成热的色拉油锅内炸成金黄色,捞出沥干油分。7.汤锅内加入清水,放入香料包、盐、鲜姜和炸好的鸡,调入糖色,以大火煮沸。8.转微火煮3 小时至鸡肉酥烂入味,捞出沥干汤汁即成。制作技巧: ① 造型优美是道口烧鸡的特征之一,所以给鸡制作造型时工序不能错,使其呈优美的元宝状。 ② 鸡抹上蜂蜜后要晾至半干再油炸。若晾得太干,会炸破鸡皮。
现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业,点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000~4000个焊点,其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求:安装面积小,工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm ),以确保焊接质量;持重大(490~980N ) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时。 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺,绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广,除汽车行业外,在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求:在弧焊作业中,要求焊枪跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊道。因此,运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标,一般情况下,焊接速度约取5~50 mm/s ,轨迹精度约为.2 ~ ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。此外,还有一些其他性能要求,这些要求包括:设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测,焊道跟踪)的接口功能。 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点: (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动,途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上,边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展,搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中,物料、工辅量具的装卸和储运,可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置,或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明,装配劳动量占产品生产劳动量的50%~60%,在有些场合,这一比例甚至更高。例如,在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中,装配劳动量占产品生产劳动量的70 %~80%。因此,用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后,引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序,随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品,如电机、水泵齿轮箱等,特别适应于中小批量生产的装配,可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心,并有诸多周边设备,如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合,此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多,整个系统将过于庞大,效率降低,这是不可取的。在机器人柔性装配系统中,机器人的数量可根据产量选定,而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此,和装配线比较,产量越少,机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础,融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的,多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展,工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二:《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前,机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表,这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域,这是目前,是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成,因此,它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看,工业机器人的应用范围越来越广泛,同时在技术操作中,他也变得越来越标准化、规范化,提高工业机器人的安全性。另一方面,工业机器人发展越来越微型化、智能化,在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求,工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面,工业机器人被广泛应用于工业生产中,代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业,例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上,同时还应用于原子能工业等高危险的部门,这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面,工业机器人在其他的领域应用也比较多,随着科学技术的飞速发展,提高了工业机器人的使用性能和安全性能,其应用的范围越来越广泛,应用的范围已经突破了工业,尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人,一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年,美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统,从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人,带有外部传感器,可进行离线编程。能在传感系统支持下,具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人,正在各国研制和发展。它不但具有感知功能,还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚,从“七五”开始国家投入资金,对工业机器及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 我国工业机器人起步于70年代初期,经过30多年的发展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑:人类登上了月球,实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮,尤其在日本发展更为迅猛,它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后,在高技术浪潮的冲击下,随着改革开放的不断深入,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间,国家投入资金,对工业机器人及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发,研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起,中国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,我国的工业机器人又在实践中迈进一大步,先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人,并实施了一批机器人应用工程,形成了一批机器人产业化基地,为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有:一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化,网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,采用模块化结构,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移,从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄,工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段,虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人,但是技术力量不足与西方国家的技术封锁,对此,在发展过程中,存在着比较多的问题。细分起来,有如下几点: 首先,我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础,但是无论从质量、产品系列全面,还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显,因此造成关键零部件的进口,影响了我国机器人的价格竞争力。 第二,我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价,吸引国内企业购买,而在后续的维护备件费用很高的策略,逐步占领中国市场。 第三,认识不到位,在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性,这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献: [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学,2006年. [2]钟新华,蔡自兴,邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版),2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学,2005年. [4]李磊,叶涛,谭民,陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人,2002年05期. [5]杜玉红,李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动,2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学,2005年. 工业机器人技术论文范文篇三:《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动,对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说,工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段,第一代工业机器人智能化程度较低,只能通过预设的程序进行简单的重复动作,无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展,在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,从而进行一些适应性的工作,这种机器人虽然智能化程度较低,但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天,第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。 分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的,是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥,由于其强大的功能和安全性,使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等,同时,随着测控技术的不断发展与创新,分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能,成为一种集测、控、管于一体的综合系统,具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点,因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力,使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力,可大幅提升工业生产过程的自动化程度,甚至实现真正的无人值守,对于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前,人工智能已经不只是停留在概念上,因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点,但在工业生产中,使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件,因此,将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中,操作人员需要在车间内来回走动,对设备的状态进行掌握,并对机床的操作面板进行操作,通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议,并通过光纤等介质实现信息数据的传递,即可实现远程监视和操作,降低工人的劳动量,并且各种控制系统功能的实现,理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 环保化。 在人类社会发展的最近几十年里,虽然经济得到了迅猛的发展,人们生活水平得到了显著的提高,然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染,因此,在可持续发展战略提出的今天,发展任何技术都应当以对环境友好作为前提,否则就是没有前途的,故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中,通过对资源的高效利用,并在制造过程中做到达标排放甚至零排放,产品在使用过程中对生态环境不造成影响,即便报废后也可对其进行有效回收利用,这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式,符合可持续发展的要求。 模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多,为降低系统升级改造的成本,并为维修提供便利,模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造,可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换,即便出现故障,只需将损害的模块进行更换即可,工作效率极高,通用性的增强为企业节约了大量的成本。 自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高,如果没有充足的电能供应就会影响生产效率,甚至由于停电造成数据的丢失等,因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应,使系统运行更流畅。 3结语 综上所述,机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高,在当前工业生产中具有较大的技术优势,相信随着科技的发展,机电一体化技术水平也会不断提高,为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢: 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文
接触危险物品的工作岗位高温、低温、高压、辐射等极端环境的工作岗位长时间机械作业的工作岗位长时间监视监控的工作岗位精细工作高强度工作……-----------------------------------随着知识经济时代的到来,高技术已成为世界各国争夺的焦点,机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。据了解,目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后,正在实施第三个“人型机器人”计划;美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。我国政府也非常重视机器人的研究,早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划,并取得了一定的成绩。1986年,国家“863”计划将智能机器人列入其中。经过十几年的艰苦奋斗,从跟踪世界先进水平到自主开发,取得了举世瞩目的成果。 机器人技术--科技经济的必争之地 世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究,主要有以下几个方面的原因: 第一,发展机器人可以提高综合国力。机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术,从某种意义上讲,一个国家机器人水平的高低,代表了一个国家的综合实力。 发展工业机器人可以增强一个国家的制造能力。国内外很多企业都是通过使用工业机器人来提高生产率和产品质量。国外一些大的汽车、电子、机械制造商通过采用工业机器人作为关键生产设备,可以做到根据市场需求,及时调整生产策略,以小批量、多品种,占领更多的市场份额。国家"863"计划正是看到了这一趋势,对工业机器人及其应用工程给予了大力支持,在摩托车、汽车、电子、家电等行业推广了一批示范工程,并形成了拥有自主知识产权的产品系列。 发展特种机器人可增强国家的可持续发展能力。所谓的特种机器人是指除工业机器人之外的各种机器人。在“863”计划实施的初期,我国先后研制出了水下机器人、排险机器人、机器人压路机、微操作机器人、双足步行机器人、灵巧手等多种用途的特种机器人,大大缩短了我国机器人水平与国外发达国家之间的差距,有力地推动了我国机器人技术的发展,加强了机器人与社会、经济的联系。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。智能机器人做为新一代生产和服务工具,在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置,这对人类开辟新的产业,提高生产与生活水平具有十分现实的意义。例如,我国在争取公海海域优先开采权的过程中,由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海,获得了海底锰结核分布的珍贵资料,使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。 第二,发展机器人技术可以提高国防实力。在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中,各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响,我国已经开展并将加强这方面的研究。 第三,机器人可以形成一个巨大的产业。尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人,但从世界机器人的发展趋势看,服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力,可以预见,个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户,成为人类社会必不可少的生活用品。 第四,发展机器人可以提高一个国家的国际地位。在国家攻关计划和“863”计划的支持下,我们已经研制出了各种用途的机器人,并加入了由少数发达国家参加的国际先进机器人计划,提高了中国科技的国际地位。 我国发展机器人技术的必要性目前,我国机器人市场还不是很大,其原因是多方面的。我国是一个人口大国,多数人对机器人缺乏了解,认为现在下岗人员就很多,还用机器人干什么。这是一个偏颇的观点。 首先,机器人不是简单地代替人工作,我们使用机器人是让它们完成不适合人直接干、干不了和干不好的一些工作。比如:机器人可以进入病人体内进行检查和治疗,进入煤气管道进行检查和维修,进入核电站检查核泄漏,机器人可以登陆月球、深潜海底,能24小时不停地高质量完成单调或复杂的工作。目前我国有许多人工作在有毒、有害、高温、危险的作业环境中,机器人的应用可以将他们从恶劣环境中解放出来。 市场竞争也需要机器人。机器人的应用,不仅可以提高产品质量,提高产品的改型速度,适应快速变化的市场,满足消费者的需要,而且可以降低产品的成本,提高市场竞争能力,从而提高我国企业在国内外市场上的竟争能力。 另外,随着物质及精神生活水平的提高及老龄人口的增多,人们将需要更多的智能化、社会化、家庭化、个性化、感情化的服务,机器人将大显神通。 最重要的是,站在国家的角度来看,许多尖端技术,尤其是国防高技术必须拥有自主知识产权,才能在国际竞争中得到主动权。霸权主义并不希望我国拥有能与其相抗衡的机器人技术,我们只能依靠自力更生。 前景光明的机器人应用我国是一个发展中大国,经济的高速发展给机器人技术带来了广阔的应用前景。 随着我国高技术产业的兴起和大中型国有企业的扭亏为赢,将出现一批新兴产业,也将诱发新一轮的投资,工业机器人作为先进制造业的核心必将得到广泛应用。近两年,我国大规模的基础设施建设为混凝土喷射机器人、凿岩机器人、机器人压路机、机器人推土机等机器人化工程机械提供了用武之地。新一代机器人化工程机械如装载机、搅拌机、摊铺机、盾构机器人等正在研究中。21世纪是人类走向海洋,向海洋要资源的世纪,我国的系列水下机器人将承担起海洋探测的重任,为我国开发海洋作出贡献。 通过国家“863”计划的实施,我国机器人产业化已初露端倪,而且发展势头良好。一些企业已看到了机器人的巨大潜力,一汽、华录、海尔、嘉陵、长安等大型企业集团都开 始涉足机器人领域,他们都看到了中国潜在的机器人市场。 抓住时机迎接挑战 加速我国机器人产业化的发展迫在眉睫,我们必须采取相应的措施,才能适应形势。 国家应加大对机器人技术的投人,并制定相应的鼓励政策。机器人是具有创新性的、战略性的、对国民经济和国家安全有巨大影响的高技术,是21世纪经济技术的制高点之一。国家必须投入较多的资金加快机器人技术的研究,同时对有关企业给予一定的优惠政策,以推动我国机器人产业的发展。 我国应组建机器人自动化装备产业集团。随着我国制造业的快速发展,国内对机器人自动化装备的需求越来越旺,国外大的机器人公司已纷纷进人中国市场。尽管总的说来我国的特种机器人性能价格比优于国外,但由于企业规模小,产品比较单一、批量小,缺乏足够的资金实力和企业间的协调能力,因此很难与国际大公司抗衡。我们只有成立具有一定规模的公司,增加投入,在提高产品质量的同时降低成本,创造品牌,才能形成企业的良性发展,在国际市场占有一席之地。 筹建中国机器人协会。现在我们国家拥有二级机器人协会、学会不少,但各个分会针对的重点不同,涉及的人员范围也不同,相互沟通不够,给人一种各行其事的感觉。如果能成立一个中国机器人协会,把现有的二级学会组织起来,通过学术交流、科普宣传、市场调查等活动普及知识、培养人才,推动机器人科学技术的研究和应用水平,将对我国的机器人事业大有裨益。----------------------------------中国工业机器人未来发展会怎样?它能不能大规模应用于生产,被市场所接受?这一直以来就是困扰很多人一个的问题。 中国工业机器人发展长期以来受限于成本较高同时国内劳动力价格低廉的状况,这种局面使得工业机器人应用面十分狭窄。但是随着中国经济近30年的持续快速扩张,人民生活水平不断提高,很多情况已经悄然间发生了变化,这些变化改善了工业机器人的使用环境。 加工制造业作为制造业体制最为灵活,发展最为迅速的部分,它对国民经济有着极大的影响。改革开放以来,加工制造业的发展经历了从80年代的“三来一补”到国内外厂商直接投资开办工厂并同时在国内和国外销售。但是这些在中国的投资和开办的工厂利用的只是中国充足和低廉的劳动力,而它所采用的技术和设备大多来自于国外。虽然劳动力近似无限的供应使得中国制造业在二十世纪末已经发展成为世界工厂。但是这种发展却埋下巨大的隐忧,世界工厂的发展依赖于劳动力能否充足供应。经济持续的增强以及在中国推行了20余年的计划生育,中国劳动力供应格局到现在已经开始发生变化。中国劳动力市场逐步从“买方”市场转移到“卖方”市场,劳动力由供远大于求开始向供求平衡的方向发展。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这种市场的变化使得很多劳动力密集行业中的企业为了提高劳动生产率所采用的依靠增加工人数量,延长工人劳动时间的方法反将使其成本越来越高昂,同时这种方法的使用也受到越来越多法律的限制和政策的阻碍。这种从企业微观层面到整个社会宏观层面的改变对于中国企业影响巨大,它促使企业认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度以尽量减少用工量来应对这种改变。 随着劳动力过剩程度的降低,单个工人的成本上升、对于产品质量更高的要求以及国家对装备制造业的重视,工业机器人及技术在中国得到了政府和产业界的广泛重视。政府努力加快中国装备制造业尤其是工业机器人的发展,使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。产业界也开始重视工业机器人在降低劳动成本、减少劳动风险、提高产品质量中所起的巨大作用。正因为如此,最近几年国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人。不少企业通过采用工业机器人及技术满足了自己的要求,从而提高企业的竞争力。各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。最近四年,很多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近三倍。快速发展的工业机器人及技术正被大量应用于工业企业的技术提升。在未来,中国的工业机器人产业将作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。机器人技术主题不仅积极推动机器人产业化应用而且在普通人群中广泛普及机器人知识,增加人们对于各种机器人的了解和认识。使利用机器人技术提升我国工业发展水平,提高人民生活质量成为全社会的共识。----------------------------------------------1,基于符号的机器人学诞生与发展的简要历史 工程学科的一个共同点是:先有工程实践。机器人学的诞生也不例外,是随着工业机器人的诞生与发展而进行的,直至七十年代,工业机器人整个系统基本定型,发展主要在于单元器件性能的逐步改进。这时机器人学向深度和广度发展,成为一门非常综合和活跃的学科,这也是工程性质学科的另一个共同点:到一定时期,理论将超前于工程实践。George C. Devol于五十年代中期发明工业机器人,是可重复编程的PTP控制的操作手,和Jeseph 共同发展这一全新工具概念后,于1959年成立第一家工业机器人公司Unimation lnc.启发工业机器人发明的前期工作是二战中开始的主从控制的遥控机器人的开发,主要用于放射性物质的处理。 工业机器人发展的主要历史事件如下: 1954年:美国,发明可编程机器人,专利号2988237 1959年:美国行星公司制造第一台商用机器人 1960年:美国Unimation公司成立 1970年:Victor Sheinman验证Starford Manipulator 1971年:日本工业机器人协会成立 1974年:美国Cincinnati Milaeron公司推出第一台小型机控制的机器人T3 1976年:Ralph Bolles发展了机器人编程语言AL 1978年:Unimation公司推出可用于装配的通用机器人PUMA 1978年:日本,牧野洋发明SCARA装配机器人 机器人学研究的主要事件有: 1954年:Denavit和Hartenberg(1954)提出用于表达空间杆件几何关系的一般方法,可用于解机器人正运动学 1962:Ernst(1962)和Boni(1962)分别研究带触觉和压觉传感器的机械手 1964:Uicker(1964)的博士论文研究了空间杆件的动力学 1968:Pieper(1968)的博士论文中用代数方法解逆运动学问题 1968:McCarthy(1968)在Stanford AI Lab研究带摄像机、麦克风的机器人,能根据人的指令发现并抓取积木 1971:Kahn和Roth(1971)研究机器人的最少时间控制 1972:Paul(1972)研究关节空间轨迹规划 1973:Bolles和Paul(1973)用装有视觉和力觉的Stanford arm完成水泵装配 1974:Bejezy(1974)研究机器人的动力学和计算力矩控制 1976:Bolles(1976)发展了机器人编程语言AL 1979:Paul(1979)研究了笛卡尔空间的轨迹规划 1979:Lozano—Perez和Wesley(1979)研究机器人避障问题 1981:(1981)出版第一本机器人学课本,“Robot Manipulator:Mathematics,Programmings and Control” 这些事件的选择标准是该项研究开创性的。但是,虽然1954,1964二事件是机器人运动学和动力学的基础,但并不是专门为机器人学研究的。 1978年PUMA通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟,直到现在,工业机器人的整个机械结构,驱动,控制结构,编程语言均和1978无本质差别。 1981年机器人学课本的出版标志着该学科的成熟,Denavit和Hartenberg(1954),Pieper(1968),Paul(1972),Bolles(1976),Paul(1979)等人的研究对工业机器人的成熟作用巨大。 由于学科发展的主要驱动力是求新求深,进入八十年代,机器人学的发展主要向广度和深度发展,主流也渐离工业背景。但由于机器人学是工程学科,太偏离实际肯定要受到制约,也即受到市场驱动力的制约,如那么多的机器人控制和智能方面的研究,但无一实用,这方面的研究肯定要萎缩。这几年,机器人学界意识到这一点(也即研究经费减少了),开始把注意力投向新的工程主题。基于行为的机器人学和生物机器人学将把机器人学推向新的发展时空。2, 基于符号的机器人学的主要研究内容 参照等(1988)的经典机器人学课本,传统机器人学的研究内容为: ·运动学 ·动力学 ·轨迹规划 ·操作手控制(包括位置与力控制) ·机器人传感器 ·路径规划与任务规划 以上内容均在笛卡尔空间对机器人或环境用符号进行描述(关节空间可映射至笛卡尔空间),然后实施规划和控制,这部分机器人学称之为基于符号的机器人学是恰当的。另外机器人路径规划和任务规划是与基于符号的人工智能特别相关的部分,这部分内容也称之为智能机器人学或基于人工智能的机器人学,基于符号的人工智能引起的危机自然也是它的危机。 进入十年代后,机器人学向深度和广度发展的研究有: ·多机器人系统的运行学、动力学、运动轨划、控制和协调等问题 ·冗余度机器人的运动学、动力学、运动规划和控制问题 ·弹性机器人的运行学、动力学、运动规划和控制问题 ·复杂环境中机器人的基于多传感器的信息处理与任务实现问题 向广度发展的研究为: ·移动机器人的结构、传感器、控制与任务规划等 爬行,步行,飞行,水下,轮式,履带式等等能移动的机器人均是移动机器人,够成非常丰富的研究内容,由于机器人在工作空间中移动,首要问题即是避障与导航。由于移动机器人需要具有在动态环境中的自主运动和作业的能力,另一术语自主机器人也主要指移动机器人。 由于移动机器人的工作环境(动态的,不确定的)与工业机器人的工作环境(结构化的)完全不同,也就需要新的理论,正是这方面的工程需要诞生了基于行为的机器人学及向生物机器人学的发展。3,什么是基于行为的机器人学? 基于行为的机器人学反对抽象的定义,因此采用场景化、具体化的解释更适合该领域的哲学思想,下列表是基于行为的机器人学和基于符号的机器人学在各方面的比较。 特征项 基于行为的机器人学 基于符号的机器人学 研究对象 非结构化环境工作的自主机器人 结构化环境工作的机器人 环境特点 动态的、不确定的、复杂的 确定的、预知的、简单的 传感信息的处理 分布式直接处理,不抽象、不定义 集中式融合处理,抽象、定义 对环境的处理 无中心模型,无中心表达 有模型,有中心表达 行为序列的产生 行为序列由目标、操作场景和机器人之间的交互作用而突现产生 根据给定的任务预先进行精确的规划 行为控制 自组织、分布式 中央控制或隐形中央控制 信息处理方式 并行、计算量极小 串行、计算量极大 任务实现 由自组织行为和环境交互作用的突现行为实现 由算法实现 系统结构 由行为模块并行组织,分层结构动态突现 由功能模块串行组织,结构固定不变 系统理论 主要用语言表达,难以形式化,强调具体化、场景化证实 主要用符号表达,便于分析,多用仿真基于行为的机器人学的重要研究内容是系统结构而不是算法,基于行为的机器人在非结构化动态环境中的性能非常优越,用基于符号的机器人学设计的类似的机器人无法达到如下性能: ·高速度,高灵活性。在动态复杂环境中的移动速度可达到2米/秒。 ·高柔性。迅速适应变化的内外部约束。 ·高鲁棒性。可以承受局部损坏。 ·高效性。软件代码可以是传统的几百分之一,硬件可以是传统的几十分之一。 ·经济性。价格是传统的十几分之一。 ·简易性。没有机器人学正规训练的人也能很快操作。 ·可扩展性。很少改变原有系统便可增加性能。 ·可靠性。分布式自组织并行工作,可靠性强。4,生物机器人学,新的研究共同体 进入九十年代,机器人学研究中出现了许多新名称,如:基于行为的机器人学(Brooks,1991a),进化机器人学(Harvey,92),非笛卡尔机器人学(Gomi,1996),认知机器人学(Brooks,1997)等等。其中,进化机器人学主要研究当前环境行为进化,非笛卡尔机器人学和基于行为的机器人学研究类似的内容,认知机器人学是Brooks新提出的概念。因为Brooks一直领导着这个新的领域,有必要解释这个概念的背景。Brooks研究组研制基于行为的机器人取得很大成功后,(Brooks和Stein,1993)开始进行机器人的最高形式--仿人机器人的研究,主要是想实现其智能一步步累积的思想,更把研究面向人类认知问题,当时建立了很大的研究计划,至1996年底(Brooks,1997)报告了该计划的研究成果,显然,该计划从经费、技术和研究思想上遇到大挫折,目前还停留在单元模块的制造和研究上,在研究思想上,由于系统结构还是基于SA设计,由第三章的分析,根本是不会成功的。从技术上说,人从机体、感觉到大脑,远比想象的复杂,完全模拟人的行为,进一步拥有人的能力,还是长远的研究目标,从研究思想上,Brooks的智能累积思想(1991a)是行不通,一方面Brooks仍采用整体智能的概念,另一方面,智能的进化包含生物基础的进化,并不单纯是行为层次的增加。尽管如此,Brooks的研究计划引起世人注目,因为以前的类人机器人主要是机构的研究,最复杂是早稻田大学加藤一郎研制的会演奏钢琴的机器人,是传统控制方式的杰作,Brooks是第一个用基于行为的方法研制仿人机器人,已制成头眼手模块。德国GMD和日本东京大学也开始这方面的研究。虽然研究计划遭到挫折,但(Brooks,1997)提出了认知机器人学的概念,并把它作为基于行为的机器人学的进一步发展。他把身体形态、动机、一致性、自适应、发展、大脑机理等作为研究主题,可以看出,Brooks想把研究类人机器人作为基于行为的机器人的发展,他所说的认知机器人学即是对类人机器人的研究,也没有提出系统的理论,只是研究对象复杂了。 通过以上分析,进入九十年代,许多研究人员从生物学中寻找启发来开拓机器人学的新方向,主要推动力量是Brooks建立的包容结构理论,许多研究者也发现了包容结构的局限性,在它基础上很难再进行进一步的研究,上一章提出的GBA作出了很大的发展,GBA是一个开放的系统,在GBA的基础上,行为学习、行为进化等等均可以系统地进行研究,同时又面临许多新的问题,如更为有效的驱动系统、传感器,复杂学习问题,计算工具问题,思维问题等等,单一地面对某一问题,如,当前环境行为进化,或认知,都不利于机器人学新的发展,有必要把它们都统一到生物机器人学的范畴中,因为它们的思想基础都是统一的,另外,生物机器人学也不是基于行为的机器人学的发展,而是一种包容,以构成新的研究共同体,以深入、综合的视野拓宽机器人学研究的新时代。 生物机器人学的研究对象是:动态的不确定的环境中工作的自主、半自主的机器人。研究方法是:从生物系统的各个层次获得启发,动态平行应用从上向下和从下向上的研究方法,也即太极研究方法,更多地运用综合策略。 主要研究内容如下: (1)仿生物机构、驱动器、传感器 (2)仿生物计算工具 (3)系统结构与智能结构 (4)意识、动机、情感、成长、相互作用、技能、语言、学习、知识、知觉、行为实现、思考等认知能力 (5)系统设计与制造 这样,生物机器人学就有了明确的指导方向,包容性也很大,如(Harvey,1992)提出的进化机器人学主要研究认知能力中的成长问题,采用动态神经网作为计算结构和工具,认知机器人学也主要针对认知能力中的几个因素。需要指出的是系统结构和智能结构是生物机器人学的基础,认知能力也需要在这个基础上实现。基于行为的机器人学主要研究了系统结构以及行为实现和相互作用问题。显然,生物机器人学能把已进行的该方向的所有领域都包容进来,并能促进和指导进一步的研究,同时避免犯局部性的错误。特别是,在研究方法上得到了和谐统一,一味从下向上的还原主义的研究方法容易犯机械论的错误,如目前发展的神经网络,难以产生高层行为,一味从上向下的研究方法容易脱离实际,如基于符号的机器人,难以适应环境。
最多追加100好吧,怎么都喜欢人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。