《焊接新工艺》word版.doc

焊接新工艺随着现代工业技术的发展，如原子能、航空、航天等技术的发展，需要焊接一些新的材料和结构，对焊接技术提出更高的要求，于是出现了一些新的焊接工艺，如等离子弧焊、真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊等。本节仅对一些焊接新工艺作简单介绍。一、等离子弧焊接等离子弧焊是利用等离子弧作为热源进行焊接的一种熔焊方法。等离子弧焊接使用专用的焊接设备和焊炬，焊炬的构造保证在等离子弧周围通以均匀的氩气流，以保护熔池和焊缝不受空气的有害作用。等离子弧焊具有能量密度大、穿透能力强、焊接速度高、生产率高、焊件变形小、焊缝表面光洁等优点，但设备比较复杂、气体消耗量大，只宜于在室内焊接。等离子弧焊接已在生产中广泛应用于焊接铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属焊件。如钛合金导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳等。另外，当焊接电流小到0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，并保持良好的直线和方向性，故等离子弧焊可以焊接很薄的箔材。二、电子束焊接电子束焊是利用高速、集中的电子束轰击焊件表面所产生的热量进行焊接的一种熔焊方法。电子束焊可分为：高真空型、低真空型和非真空型等。真空电子束焊接如图6-32所示。电子枪、工件及夹具全部装在真空室内。阴极被灯丝加热到2600K时，能发出大量电子，这些电子在阴极与阳极(焊件)间的高压作用下，经电磁透镜聚集成电子流束，以极高速度射向焊件表面，使电子的动能转变为热能，其能量密度比普通电弧大1000倍，故使焊件金属迅速熔化，甚至气化。根据焊件的熔化程度，适当移动焊件即能得到要求的焊接接头。电子束焊具有效率高、成本低、电子束可控性好、适应性强、焊接质量好、焊厚件不用开坡口等优点。其主要缺点是焊接设备复杂、价格高、使用维护技术要求高、焊件尺寸受真空室限制、对接头装配质量要求严格等。电子束焊已在航空航天、核能、汽车等部门获得广泛应用，如焊接航空发动机喷管、起落架、各种压缩机转子、叶轮组件、反应堆壳体、齿轮组合件等。图6-32 真空电子束焊示意图1-真空室；2-工件；3-电子束；4-偏转线圈；5-聚焦透镜；6-阳极；7-阴极；8-灯丝；9-电子枪三、激光焊接激光焊接的示意图，如图6-33所示。其基本原理是：利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统可聚焦到十分微小的焦点(光斑)上，其能量密度很高。当调焦到焊件接缝时，光能转换为热能使金属熔化形成焊接接头。根据激光器的工作方式，激光焊接可分为脉冲激光点焊和连续激光焊接两种。目前脉冲激光点焊已得到广泛应用。激光焊接具有特点是：(1) 激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只几毫秒，不仅提高了生产率，而且被焊材料不易氧化，因此可在大气中进行焊接，不需要气体保护或真空环境。(2) 激光焊接的能量密度很高，热量集中，作用时间很短，所以焊接热影响区极小，焊件不变形，特别适用于热敏感材料的焊接。(3) 激光束可用反射镜、偏转棱镜或光导纤维将其在任何方向上弯曲、聚焦或引导到难以接近的部位。(4) 激光可对绝缘材料直接焊接，易焊接异种金属材料。图6-33 激光焊接示意图1-观察瞄准器及聚焦系统；2-激光束；3-激光器；4-电源与控制设备；5-信号器；6-工作台；7-工件；8-聚焦光束但激光焊接的设备复杂，投资大，功率较小，可焊接的厚度受到一定限制，而且操作与维护的技术要求较高。脉冲激光点焊特别适合焊接微型、精密、排列非常密集和热敏感材料的焊件，已广泛应用于微电子元件的焊接，如集成电路内外引线焊接、微型继电器、电容器等的焊接。连续激光焊可实现从薄板到50mm厚板的焊接，如焊接传感器、波纹管、小型电机定子及变速箱齿轮组件等。四、扩散焊接扩散焊接是在真空或保护性气氛下，使焊接表面在一定温度和压力下相互接触，通过微观塑性变形或连接表面产生微量液相而扩大物理接触，经较长时间的原子扩散，使焊接区的成分、组织均匀化，实现完全冶金结合的一种压焊方法。扩散焊的加热方法常采用感应加热或电阻辐射加热，加压系统常采用液压，小型扩散焊机也可采用机械加压方式。扩散焊接具有焊接质量好、稳定，可进行结构复杂以及厚度相差很大的焊件焊接，可以焊接不同类型的材料，劳动条件好，容易实现焊接过程的程序化等，但其焊接时间长，生产率低，焊前对焊件加工和装配要求高，设备投资大，焊件尺寸受焊机真空室的限制。扩散焊接在核能、航空航天、电子和机械制造等工业部门中应用广泛，如焊接水冷反应堆燃料元件、发动机的喷管和蜂窝壁板、电真空器件、镍基高温合金泵轮等。问题讨论1.熔焊、压焊和钎焊的实质有何不同？2.电焊条的组成及其作用是什么？3.简述手工电弧焊的原理及过程。4.试从焊接质量、生产率、焊接材料、成本和应用范围等方面比较下列焊接方法：（1）手工电弧焊；（2）埋弧焊；（3）氩弧焊；（4）CO2保护焊。5.简述产生焊接应力和变形的原因，并说出减小焊接应力的工艺措施有哪些？ 6.试比较电阻焊和摩擦焊的焊接过程有何异同？电阻对焊与闪光对焊有何区别？7.等离子弧切割与气割相比有什么特点？试述其应用。8.与其他焊接方法相比，电渣焊具有哪些优点？9.如何考虑气焊的焊接规范？10.点焊和缝焊有何异同？为什么它们的电极与零件之间的接触面不熔化而焊接起来？11.CO2气体保护焊有什么优点，可用于焊接什么材料？12.自动埋弧焊为何生产效率远高于焊条电弧焊？它是如何保护焊接区的高温金属不被空气氧化的？13.用下表所列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？容器材料板厚（mm）数量焊接方法Q215-A钢20批量20钢2批量45钢6单件紫铜4单件铝合金20单件16Mn20单件不锈钢10小批量15.为下列产品选择合适的焊接方法。（1）自行车车圈（大批量生产）；（2）低碳钢板制作的减速器箱体（单件小批量生产）；（3）汽车油箱（大量生产）；（4）硬质合金刀片与45钢刀杆的焊接（单件）；（5）锅炉壳体（小批量生产）；（6）3mm铝-铜接头焊接（成