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焊接專業(yè)技術(shù)論文(2)

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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(jìn)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(jìn)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(jì)發(fā)展很快,制造業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。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(jìn)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(rèn)真學(xué)習(xí)、掌握先進(jìn)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(jì)服務(wù)。

  1激光焊接的最新進(jìn)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(zhǔn)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(jī)多用。②采用一臺激光機(jī)可進(jìn)行多工位(可達(dá)6個)加工。③光纖長度最長可達(dá)60m.④開放式的控制接口。⑤具有遠(yuǎn)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(jìn)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(jìn)行,并為機(jī)器人進(jìn)行PALW打基礎(chǔ)。

  1.5鋁合金的激光焊接

  鋁合金由于比強(qiáng)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(dá)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(qiáng)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(jī)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(jī)床、計算機(jī)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(jī)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(fù)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(jī)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(jī)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(jī)。近年來,出現(xiàn)了關(guān)鍵部件(電子槍,高壓電源等)引進(jìn)、其它部件國內(nèi)配套的引進(jìn)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(jī)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(jī)已接近或趕上國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)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(fù)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(jī)公司利用自制的電源設(shè)備配以進(jìn)口的等離子焊槍,實現(xiàn)了某航空發(fā)動機(jī)工藝的改進(jìn)。

  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(rèn)真學(xué)習(xí)、掌握先進(jìn)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(jì)服務(wù)。

  
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