焊接專業(yè)技術(shù)論文(2)
焊接專業(yè)技術(shù)論文
焊接專業(yè)技術(shù)論文篇二
淺談現(xiàn)代焊接技術(shù)
摘 要：本文作者結(jié)合多年工作和理論研究實際，主要就現(xiàn)代焊接技術(shù)方面進行了簡單論述，僅供同行參考研究。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代;焊接;技術(shù)
0 前言
焊接技術(shù)和其它制造技術(shù)一樣，對于我國工業(yè)和國防建設(shè)的影響是巨大的。焊接的分類有多種，各種焊接技術(shù)使用的能源和方式方法都不同，因此其每一種焊接技術(shù)的過程是千差萬別的。為了發(fā)現(xiàn)焊接構(gòu)件和焊縫中的焊接缺陷、避免或減少焊接缺陷的產(chǎn)生、保證焊接結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品質(zhì)量及裝備安全，應(yīng)進行焊接檢驗，它是按照規(guī)范條例來控制焊接質(zhì)量的關(guān)鍵手段。近年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展很快，制造業(yè)發(fā)展突飛猛進。例如：2013年我國的遼寧號航空母艦正式列裝海軍了，其中新華網(wǎng)的一則報道引人深思：“監(jiān)造航母過程中，有數(shù)千公里的焊縫需要檢驗。遇到狹小艙室和管路通道，軍代表們需要鉆進去爬行檢驗探傷，確保不留任何安全質(zhì)量隱患”。這充分說明焊接技術(shù)和其它制造技術(shù)一樣，對于我國工業(yè)和國防建設(shè)的影響是巨大的?，F(xiàn)實要求我們認真學(xué)習(xí)、掌握先進的焊接技術(shù)，同時也要不斷探索新的焊接方法、創(chuàng)新技術(shù)，更好地為國民經(jīng)濟服務(wù)。
1激光焊接的最新進展
1.1新型激光器
(1)直流板條式(DC Slab)CO2激光器、(2) 二極管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半導(dǎo)體激光器、(5)準分子激光器。
1.2激光器功率的大型化、脈沖方式以及高質(zhì)量的光束模式
以美國PRC公司為例，幾年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500～2000W，而近期的主導(dǎo)產(chǎn)品是4000～6000W，6000W可切割的不銹鋼厚度、碳鋼厚度分別為35 mm和40 mm.
1.3設(shè)備的智能化及加工的柔性化
尤其是對YAG激光，由于可用光纖傳輸，給加工帶來了極大的方便。其主要特點是：①一機多用。②采用一臺激光機可進行多工位(可達6個)加工。③光纖長度最長可達60m.④開放式的控制接口。⑤具有遠距離診斷功能。
1.4 束流的復(fù)合
最主要的是激光-電弧復(fù)合。深熔焊接時，熔池上方產(chǎn)生等離子體，復(fù)合加工時，激光產(chǎn)生的等離子體有利于電弧的穩(wěn)定;復(fù)合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料諸如鋁合金、雙相鋼等的焊接性;可增加焊接的穩(wěn)定性和可靠性;通常，激光加絲焊是很敏感的，通過與電弧的復(fù)合，則變的容易而可靠。
激光-電弧復(fù)合主要是激光與TIG、Plasma以及GMA.通過激光與電弧的相互影響，可克服每一種方法自身的不足，進而產(chǎn)生良好的復(fù)合效應(yīng)。 從能量觀點看，激光電弧復(fù)合對焊接效率的提高十分顯著。這主要基于兩種效應(yīng)，一是較高的能量密度導(dǎo)致了較高的焊接速度;二是兩熱源相互作用的疊加效應(yīng)。
GMA、激光加絲和激光電弧復(fù)合三種方法焊接時線能量、焊縫斷面以及能量利用率的比較。Laser -TIG Hybrid可顯著增加焊速，約為TIG焊接時的2倍;鎢極燒損也大大減小，壽命增加;坡口夾角亦減小焊縫面積與激光焊時相近。阿亨大學(xué)弗朗和費激光技術(shù)學(xué)院研制了一種激光雙弧復(fù)合焊接，與激光單弧復(fù)合焊相比，焊接速度可增加約1/3，線能量減小25%。英國Conventry大學(xué)現(xiàn)代連接中心亦有Laser-plasma復(fù)合焊接的報導(dǎo)。其優(yōu)點是：提高焊接速度和熔深;由于電弧加熱，金屬溫度升高，降低了金屬對激光的反射率，增加了對光能的吸收。在小功率CO2激光試驗基礎(chǔ)上，還要在12 000W CO2 激光以及光纖傳輸?shù)?kW YAG激光器上進行，并為機器人進行PALW打基礎(chǔ)。
1.5鋁合金的激光焊接
鋁合金由于比強度高、抗腐蝕性好而得以廣泛應(yīng)用。CO2激光焊接鋁合金的困難主要在于高的反射率以及導(dǎo)熱性好，難以達到蒸發(fā)溫度、難于誘導(dǎo)小孔的形成(尤其是對Mg含量比較小時)以及容易產(chǎn)生氣孔。提高吸收率的措施除了表面化學(xué)改性(如陽極氧化)、表面鍍層、表面涂層等外，也有用激光-TIG、激光-MIG的報道，其中MIG- DC electrode position方法由于表面的清理作用強和加絲的合金化作用效果為好。
2 我國高能束流焊接現(xiàn)狀
國外電子束焊接發(fā)展可歸結(jié)為：超高能密度裝置研制、設(shè)備智能化柔性化、電子束流特性診斷、束流與物質(zhì)作用機制研究以及非真空電子束焊設(shè)備及工藝的研究等。在國內(nèi)，高能束流焊接越來越引起更多相關(guān)人士諸如焊接、物理、激光、材料、機床、計算機等工作者的關(guān)注。國內(nèi)在設(shè)備水平上，與國外有一定差距，但在工藝研究上，水平則較為接近，甚至在某些方面還有自己的特色。
2.1 激光焊接
在設(shè)備生產(chǎn)與研究上，主要生產(chǎn)千瓦級的CO2激光設(shè)備和1千瓦以下的固體YAG激光設(shè)備。國內(nèi)對激光焊接研究主要集中在激光焊接等離子體形成機理、特性分析、檢測、控制、深熔激光焊接模擬、激光-電弧復(fù)合熱源的應(yīng)用、激光堆焊等。清華大學(xué)從聲和電的角度，分析了熔透狀態(tài)的聲信號，提出了激光焊接等離子體的等效電路及電特性數(shù)學(xué)模型;在抑制等離子體的負面效應(yīng)方面，清華大學(xué)張旭東、陳武柱等提出了側(cè)吸法;國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心的肖榮詩、左鐵釧提出了雙層內(nèi)外圓管吹送異種氣體法;西北工業(yè)大學(xué)的劉金合提出了外加磁場法。
2.2電子束焊接
我國自行研制電子束焊機始于1960年代，至今已研制生產(chǎn)出不同類型和功能的電子束焊機上百臺，并形成了一支研制生產(chǎn)的技術(shù)隊伍，能為國內(nèi)市場提供小功率的電子束焊機。近年來，出現(xiàn)了關(guān)鍵部件(電子槍，高壓電源等)引進、其它部件國內(nèi)配套的引進方式，這種方式的優(yōu)點是：設(shè)備既保持了較高的技術(shù)水平，又能大大降低成本，同時還能對用戶提供較完善的售后服務(wù)。目前，以科學(xué)院電工所的EBW系列為代表的汽車齒輪專用電子束焊機占據(jù)了國內(nèi)汽車齒輪電子束焊接的主要市場份額;我國的中小功率電子束焊機已接近或趕上國外同類產(chǎn)品的先進水平，而價格僅為國外同類產(chǎn)品的1/4左右，有明顯的性能價格比優(yōu)勢。
2.3等離子弧焊接
在等離子弧焊設(shè)備方面，西北工業(yè)大學(xué)開展了脈動等離子噴焊技術(shù)研究，通過在工件和噴槍陽極(噴嘴)間接入高頻的IGBT無觸點開關(guān)，成功地實現(xiàn)了轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧的高頻交替工作，實現(xiàn)了單一電源下的等離子噴焊。西安交通大學(xué)開展了適宜于Al、Mg 及其合金的變極性等離子弧焊設(shè)備的研究，主弧的正、負半波分別由兩臺直流電源供電，對工件(鋁)實現(xiàn)了變極性焊接，它不僅使電弧穩(wěn)定，而且還有可靠的陰極清理作用。北京航空工藝研究所開展了脈沖等離子弧焊的“一脈一孔”的工藝研究;在穿孔等離子弧焊小孔特征及行為檢測方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空工藝研究所以及清華大學(xué)分別通過光譜信息、電弧電壓和電流的頻譜分析，檢測小孔的建立、閉合以及小孔尺寸;天津大學(xué)的王惜寶、張文鉞分析了等離子弧粉末堆焊時粉末在轉(zhuǎn)移弧中的輸運行為及其主要影響因素，計算了鐵基合金粉末和碳化硼粉末、不同參數(shù)下在弧柱中的輸運速度分布及沿弧柱橫截面上的粉通量分布。在重要的應(yīng)用方面，西安航空發(fā)動機公司利用自制的電源設(shè)備配以進口的等離子焊槍，實現(xiàn)了某航空發(fā)動機工藝的改進。
3 結(jié)束語
綜上所述，焊接作為一種工業(yè)技術(shù)，它的出現(xiàn)不僅迎合了金屬藝術(shù)發(fā)展對新工藝手段的需要，也滿足我國工業(yè)和國防建設(shè)的需要。特別是，隨著激光、等離子等科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，焊接技術(shù)迎來了一個新的發(fā)展高潮，作為一名焊接從業(yè)人員，這就要求我們認真學(xué)習(xí)、掌握先進的焊接技術(shù)，同時也要不斷探索新的焊接方法、創(chuàng)新技術(shù)，更好地為國民經(jīng)濟服務(wù)。
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