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[摘 要]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。
[关键词]焊接技术;工艺研究
中图分类号:TG457.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)17-0019-01
机械制造的发展与进步,与焊接工艺的改进与升级是分不开的。基于传统焊接工艺,根据机械制造的具体需要,以保证产品质量为前提,进行焊接新工艺的开发与升级。当前的机械制造生产当中,新型焊接工艺得以开发和利用,极大的提升了机械制造产品的质量。随着机械制造业的发展,焊接工艺正在深入的探索和實践当中。
1、國内外焊接技术的发展现状
随着世界制造业的快速发展,焊接技术应用越来越广泛,焊接技术水平也越来越高。新的焊接工艺方法不断涌现,专业焊接设备日新月异。与此同时,国内外焊接设备生产企业也纷纷通过各种方式展示自身的实力,特别是借以展会展出品种繁多的产品和先进的技术。
2、新型焊接工艺
2.1 电渣焊
电渣焊就是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。电渣焊可一次焊成很厚的焊件。生产率高,成本低。焊缝金属比较纯净。适于焊接中碳钢与合金结构钢。焊缝区高温停留时间长,晶粒粗大,焊后需热处理来细化晶粒。
2.2 等离子弧焊与切割
一般焊接电弧为自由电弧,电弧区只有部分气体被电离,温度不够集中。当自由电弧压缩成高能量密度的电弧,弧柱气体被充分电离,成为只含有正离子和负离子的状态时,即出现物质的第四态——等离子体。等离子弧具有高温(15000~30000K)、高能量密度(480千瓦/厘米2)和等离子流高速运动(最大可数倍与声速)。
等离子弧焊的特点为能量密度大,温度梯度大,热影响区小,可焊接热敏感性强的材料或制造双金属件。电弧稳定性好,焊接速度高,可用穿透式焊接,使焊缝一次双面成型,表面美观,生产率高。气流喷速高,机械冲刷力大,可用于焊接大厚度工件或切割大厚度不锈钢、铝、铜、镁等合金。电弧电离充分,电流下限达0.1A以下仍能稳定工作,适合于用微束等离子弧(0.2~30A)焊接超薄板(0.01~2mm),如膜盒、热电偶等。
2.3 真空电子束焊
真空电子束焊是利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化,形成焊缝。
真空电子束焊的特点是在真空中进行焊接,焊缝纯净、光洁,呈镜面,无氧化等缺陷。电子束能量密度高达108瓦/厘米2,能把焊件金属迅速加热到很高温度,因而能熔化任何难熔金属与合金。熔深大、焊速快,热影响区极小,因此对接头性能影响小,接头基本无变形。
2.4 激光焊
激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。
激光焊的特点:激光焊能量密度大,作用时间短,热影响区和变形小,可在大气中焊接,而不需气体保护或真空环境。激光束可用反光镜改变方向,焊接过程中不用电极去接触焊件,因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料比较容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。功率较小,焊接厚度受一定限制。
2.5 电阻焊
电阻焊是在焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的工艺方法。
电阻焊的种类很多,常用的有点焊、缝焊和对焊三种。点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。缝焊是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。对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。分为电阻对焊和闪光对焊。
2.6 摩擦焊
摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热量,使端面达到热塑性状态,然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法。
摩擦焊的特点是由于摩擦,焊件接触表面的氧化膜和杂质被清楚,使焊接接头组织致密,不产生气孔和夹渣等缺陷。可焊同种金属,更适合于异种金属的焊接。生产率高。
2.7 激光焊
激光焊能量密度大,作用时间短,热影响区和变形小,可在大气中焊接,而不需气体保护或真空环境。激光束可用反光镜改变方向,焊接过程中不用电极去接触焊件,因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料比较容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。功率较小,焊接厚度受一定限制。
3、焊接工艺的发展与探索
随着机械制造业的发展。对于机械制造产品的质量提出了更高的要求。焊接在传统焊接工艺技术的基础上,有效的改进和升级,充分满足当前机械制造的要求,焊接工艺的功能更加完善,焊接质量也显著得以提升。许多焊接新工艺得以开发和利用,比如反变形焊接工艺、低温焊接工艺以及振动时效。
3.1 反变形
反变形工艺主要针对机械焊接当中经常面临的情况,也就是变形。钢铁结构的材料在进行焊接的过程中,受到高温的影响,会发生一定程度的变形,在很大程度上影响着焊接的质量。反变形工艺的应用,则妥善解决了焊接变形的问题。在焊接之前,通过对焊接结构施加反向的变形,然后在焊接过程中,变形力与反变形了力相互抵消,最终趋近与零,能够有效保证焊接的质量,有效解决了变形的影响。该过程中,需要对板厚、热源等条件进行综合考虑,寻找焊接结构的弹性变形规律,科学、合理的应用反变形焊接工艺,以达到良好的焊接效果。
3.2 低温焊接
低温焊接是为了改善由于失效事故以及缺口效应而导致钢结构脆断的情况,保证在环境温度变化的情况下,对焊接的质量不会造成影响。做好预热和后热的准备工作,对焊缝金属的相关性能予以调整,提升其强韧性。对于焊接区的冷却速度予以控制,参考焊接结构的物理化学性质以及冷却条件,保证预热区域的受热均匀,采取紧急保温缓冷,做好焊后处理工作,避免焊接处出现裂缝。
3.3 振动时效
振动时效焊接工艺通过外力振动,进而在工件当中产生一定的周期性作用力,并予以有效的叠加。当周期性作用力逐渐产生粘性力变化时,能够有效控制工件的变形,进而保证焊接的质量。降低共振频率、选择合适的振型和激振频率,都是提升振动时效焊接工艺质量的有效途径。
4、结语
焊接技术是工业工程和材料科学发展中的一种很关键的技术。随着材料学的发展和焊接条件要求的提高,传统的焊接技术已经逐渐不能满足现代化的焊接需求。
参考文献
[1] 洪松涛.简明焊工手册[M].3版.上海:上海科学技术出版社,2008.
[2] 刘云龙.焊工(技师.高级技师)[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 刘家发等.焊工手册(手工焊接与切割)[M].3版.北京:机械工业出版社,2001.
[4] 周运金等.简易管板焊机的研制开发[J].焊接技术,2011.
[5] 蔡志红等.氟铝酸铯系钎剂的研制[J].焊接技术,2011.
[关键词]焊接技术;工艺研究
中图分类号:TG457.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)17-0019-01
机械制造的发展与进步,与焊接工艺的改进与升级是分不开的。基于传统焊接工艺,根据机械制造的具体需要,以保证产品质量为前提,进行焊接新工艺的开发与升级。当前的机械制造生产当中,新型焊接工艺得以开发和利用,极大的提升了机械制造产品的质量。随着机械制造业的发展,焊接工艺正在深入的探索和實践当中。
1、國内外焊接技术的发展现状
随着世界制造业的快速发展,焊接技术应用越来越广泛,焊接技术水平也越来越高。新的焊接工艺方法不断涌现,专业焊接设备日新月异。与此同时,国内外焊接设备生产企业也纷纷通过各种方式展示自身的实力,特别是借以展会展出品种繁多的产品和先进的技术。
2、新型焊接工艺
2.1 电渣焊
电渣焊就是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。电渣焊可一次焊成很厚的焊件。生产率高,成本低。焊缝金属比较纯净。适于焊接中碳钢与合金结构钢。焊缝区高温停留时间长,晶粒粗大,焊后需热处理来细化晶粒。
2.2 等离子弧焊与切割
一般焊接电弧为自由电弧,电弧区只有部分气体被电离,温度不够集中。当自由电弧压缩成高能量密度的电弧,弧柱气体被充分电离,成为只含有正离子和负离子的状态时,即出现物质的第四态——等离子体。等离子弧具有高温(15000~30000K)、高能量密度(480千瓦/厘米2)和等离子流高速运动(最大可数倍与声速)。
等离子弧焊的特点为能量密度大,温度梯度大,热影响区小,可焊接热敏感性强的材料或制造双金属件。电弧稳定性好,焊接速度高,可用穿透式焊接,使焊缝一次双面成型,表面美观,生产率高。气流喷速高,机械冲刷力大,可用于焊接大厚度工件或切割大厚度不锈钢、铝、铜、镁等合金。电弧电离充分,电流下限达0.1A以下仍能稳定工作,适合于用微束等离子弧(0.2~30A)焊接超薄板(0.01~2mm),如膜盒、热电偶等。
2.3 真空电子束焊
真空电子束焊是利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化,形成焊缝。
真空电子束焊的特点是在真空中进行焊接,焊缝纯净、光洁,呈镜面,无氧化等缺陷。电子束能量密度高达108瓦/厘米2,能把焊件金属迅速加热到很高温度,因而能熔化任何难熔金属与合金。熔深大、焊速快,热影响区极小,因此对接头性能影响小,接头基本无变形。
2.4 激光焊
激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。
激光焊的特点:激光焊能量密度大,作用时间短,热影响区和变形小,可在大气中焊接,而不需气体保护或真空环境。激光束可用反光镜改变方向,焊接过程中不用电极去接触焊件,因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料比较容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。功率较小,焊接厚度受一定限制。
2.5 电阻焊
电阻焊是在焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的工艺方法。
电阻焊的种类很多,常用的有点焊、缝焊和对焊三种。点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。缝焊是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。对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。分为电阻对焊和闪光对焊。
2.6 摩擦焊
摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热量,使端面达到热塑性状态,然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法。
摩擦焊的特点是由于摩擦,焊件接触表面的氧化膜和杂质被清楚,使焊接接头组织致密,不产生气孔和夹渣等缺陷。可焊同种金属,更适合于异种金属的焊接。生产率高。
2.7 激光焊
激光焊能量密度大,作用时间短,热影响区和变形小,可在大气中焊接,而不需气体保护或真空环境。激光束可用反光镜改变方向,焊接过程中不用电极去接触焊件,因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料比较容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。功率较小,焊接厚度受一定限制。
3、焊接工艺的发展与探索
随着机械制造业的发展。对于机械制造产品的质量提出了更高的要求。焊接在传统焊接工艺技术的基础上,有效的改进和升级,充分满足当前机械制造的要求,焊接工艺的功能更加完善,焊接质量也显著得以提升。许多焊接新工艺得以开发和利用,比如反变形焊接工艺、低温焊接工艺以及振动时效。
3.1 反变形
反变形工艺主要针对机械焊接当中经常面临的情况,也就是变形。钢铁结构的材料在进行焊接的过程中,受到高温的影响,会发生一定程度的变形,在很大程度上影响着焊接的质量。反变形工艺的应用,则妥善解决了焊接变形的问题。在焊接之前,通过对焊接结构施加反向的变形,然后在焊接过程中,变形力与反变形了力相互抵消,最终趋近与零,能够有效保证焊接的质量,有效解决了变形的影响。该过程中,需要对板厚、热源等条件进行综合考虑,寻找焊接结构的弹性变形规律,科学、合理的应用反变形焊接工艺,以达到良好的焊接效果。
3.2 低温焊接
低温焊接是为了改善由于失效事故以及缺口效应而导致钢结构脆断的情况,保证在环境温度变化的情况下,对焊接的质量不会造成影响。做好预热和后热的准备工作,对焊缝金属的相关性能予以调整,提升其强韧性。对于焊接区的冷却速度予以控制,参考焊接结构的物理化学性质以及冷却条件,保证预热区域的受热均匀,采取紧急保温缓冷,做好焊后处理工作,避免焊接处出现裂缝。
3.3 振动时效
振动时效焊接工艺通过外力振动,进而在工件当中产生一定的周期性作用力,并予以有效的叠加。当周期性作用力逐渐产生粘性力变化时,能够有效控制工件的变形,进而保证焊接的质量。降低共振频率、选择合适的振型和激振频率,都是提升振动时效焊接工艺质量的有效途径。
4、结语
焊接技术是工业工程和材料科学发展中的一种很关键的技术。随着材料学的发展和焊接条件要求的提高,传统的焊接技术已经逐渐不能满足现代化的焊接需求。
参考文献
[1] 洪松涛.简明焊工手册[M].3版.上海:上海科学技术出版社,2008.
[2] 刘云龙.焊工(技师.高级技师)[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 刘家发等.焊工手册(手工焊接与切割)[M].3版.北京:机械工业出版社,2001.
[4] 周运金等.简易管板焊机的研制开发[J].焊接技术,2011.
[5] 蔡志红等.氟铝酸铯系钎剂的研制[J].焊接技术,2011.