焊缝对拼焊板成形性能的影响

1、焊缝对拼焊板成形性能的影响摘要: 采用激光焊接技术对冷轧薄钢板进行拼焊,通过对拼焊板进行拉伸试验和模拟成形性能试验,研究分析了焊缝对拉伸性能参数和成形性能参数的影响,比较了拼焊板与母材性能的差异,分析了强度比和厚度比对塑性变形的影响及应变分布。关键词: 拼焊板; 焊缝; 成形性能; 应变分布1 引言 激光拼焊板是利用激光加工技术,在零件冲压成形前将不同厚度、不同材质或不同表面涂层的平板材料焊接在一起的平板坯料。激光拼焊板在汽车工业中得到广泛应用。据介绍 1 ,一辆汽车的车身和底盘由300 余种零件组成,而激光拼焊薄板坯的应用可使零件数减少66 % ,大大减少了零部件的冲压模具。如果采用拼焊板成

2、形技术,各部分坯料拼焊后再整体冲压成形,产品整体质量得到提高,对减轻汽车重量、减少加工工序、降低成本、提高生产效率、减少材料消耗都有十分重要的作用。目前,国内开展激光拼焊板的研究项目不多,中科院金属研究所的张士宏教授24 、宝钢用户技术研究中心与上海交大等在实验室进行了激光拼焊的研究5 ,6 。国内大多数汽车厂都是引进生产线或直接进口拼焊板,随着我国汽车工业的发展,对激光拼焊薄板的需求日益增加,形成由专门生产激光拼焊薄板的公司向汽车生产厂提供各种拼焊板的新兴产业。因此,开展拼焊板的研究具有重要的意义。笔者对冷轧薄板的激光拼焊板进行了拉伸性能和成形性能试验研究。2 试验材料 试验选用的冷轧薄板材

3、料分别为St12 ,St16 和镀锌板,母材及拼焊板材料及板厚见表1 。在华中科技大学激光加工中心进行激光拼焊,将拼焊板加工成拉伸试样、扩孔试样、杯突试样和FLD 试样。拉伸试样分别设计成焊缝与拉伸方向垂直和与拉伸方向平行,焊缝在试样中心部位;扩孔和杯突试样的焊缝也在试样中心部位; FLD 试样设计成焊缝平行于主应变方向和垂直于主应变方向两种方式。3 试验结果及分析 拉伸试验在INSTRON 5569 型试验机上测试,模拟成形性能试验在BCS230D 试验机上测试,应变测量分析用ASAME 自动应变测量系统。3. 1 焊缝对拉伸性能的影响 3. 1. 1 焊缝平行于拉伸方向 当焊缝平行于拉伸方

4、向时,由于焊缝的强度比母材高,塑性较差,一般在焊缝处被拉断。与相同条件焊缝垂直于拉伸方向的试验结果比较,拼焊板的屈服强度和抗拉强度提高,应变硬化指数n 和伸长率A 降低,见表2 。图1 是应力2应变曲线的比较, 图2 是拼焊板拉伸试验后的试样。3. 1. 2 焊缝垂直于拉伸方向 当焊缝垂直于拉伸方向时,有以下三种情况: (1 同一材料等厚板拼焊,由于材料性能相同,因此拼焊板的拉伸性能基本与母材一致,由于焊缝的影响使材料的伸长率降低,见表2 和图1 。 (2 不同材料等厚板拼焊,拼焊板的拉伸性能取决于两种材料强度的大小。如果两种材料强度相差不大,在焊缝两边试样的变形基本相同。由于焊缝部位强度高,

5、越靠近焊缝变形越小,最终在强度偏低材料的一侧破裂。从图3 中F27 和F35 的拉伸曲线可以看出,拼焊板的屈服强度和抗拉强度比St16 材料略有提高,比St12 材料低,拼焊板的应变硬化指数n 和伸长率A 降低。如果两种材料强度相差较大,在强度较高的材料一侧变形较小或根本不发生塑性变形,而在强度较低的材料一侧发生塑性变形后断裂,这时拼焊板拉伸性能主要以强度较低的材料为主。图3 中的F17 和F20 拉伸曲线显示,拼焊板的屈服强度比St16 材料提高15 %2 0 % ,抗拉强度提高5 % ,拼焊板的应变硬化指数n和伸长率A 降低。因此,等厚拼焊板的塑性变形随着强度比的增加而显著降低。 (3 当

6、用不同材料和不同厚度的钢板拼焊时,拼焊板的拉伸性能取决于两种材料的强度比和厚度比。试验结果表明,大多数情况断裂都发生在板厚较薄材料一侧,厚度比越大,薄板一侧变形越大;如果厚板一侧材料强度越高,其变形越小或几乎不变形,塑性变形全部集中在薄板一侧。要使两块不同厚度的材料都发生变形,要求薄板材料比厚板材料强度高。图5 分别绘制出了不同厚度拼焊板的应力2应变曲线,从图5 可以看出, F11 拼焊板由于两边母材厚度、强度不同,试样上产生的塑性变形和应力也是不同的,首先St12 (M3 材料发生屈服,其后镀锌板(M9 发生屈服并有明显的物理屈服点,当拉伸载荷继续增加达到St12 (M3 材料的抗拉强度时,

7、镀锌板(M9 材料接近抗拉强度。可以看出两块材料都产生了最大均匀变形,由于厚板材料强度低,所以厚板一侧被拉断。3. 1. 3 厚度比对Rp0. 2 , n 值和A 值的影响 试验结果表明,不等厚拼焊板的塑性变形随着厚度比的增加而显著降低。从图4 可以看出,随着拼焊板厚度比的增加伸长率和硬化指数值降低,而Rp0. 2 则略有提高。3. 2 焊缝对模拟成形性能的影响 3. 2. 1 焊缝对扩孔率的影响 图6a 是等厚同材料拼焊板的扩孔率与母材扩孔率的比较,可以看出等厚拼焊板的扩孔率比母材下降了50 %60 %。图6b 是等厚同材料与不同材料拼焊板扩孔率的比较,可以看出St12 与St16 材料拼焊

8、板的扩孔率比St12 同材料拼焊板的扩孔率高,而比St16 材料拼焊板的扩孔率低,说明不同材料拼焊板扩孔率除了焊缝的影响之外还与材料性能有关。试验结果表明,由于焊缝区域材料强度较高,基本不变形,焊缝对材料的流动影响很大,强度较高一侧板料变形较小,而强度较低一侧板料变形较大,使焊缝两边形成不均匀变形,所以使扩孔率显著降低。尤其在不等厚拼焊板扩孔试验中有较大的体现,由于板厚和强度的差异,不等厚拼焊板扩孔率比母材降低了80 % ,焊缝明显向厚板一侧偏移,而且随着板厚和强度差异的增加其扩孔率降低,见图6c 。图6d 是母材扩孔率与板厚的关系。图7 是扩孔变形后的试样照片和扩孔变形的极限应变分布,由于焊

9、缝的影响,拼焊板的极限主应变和次应变值降低,逐渐靠近平面应变状态。3. 2. 2 焊缝对杯突值的影响 由表3 可以看出,等厚拼焊板的杯突值比母材下降了13 %23 % ,不等厚拼焊板的杯突值比母材降低了35 % ,由于焊缝两边不均匀变形,使焊缝发生偏移。二氧化碳气体保护焊有哪些主要特点?用二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，称为二氧化碳气体保护焊，简称二氧化碳焊。二氧化碳气体保护焊具有如下特点： （1）二氧化碳气体价廉易得，而且消耗电能少，是一种既经济，又便于自动化生产的焊接方法。一般情况下，二氧化碳气体保护焊的成本仅为手工电弧焊的37%-42%，为埋弧焊的40%。（2）生产效率高。焊接电

10、流密度大，焊丝熔化率高，母材熔透深度大，对于10毫米左右的钢板，可以不开坡口直接焊接，焊后渣很少，一般可不清渣，焊接质量稳定。（3）电流密度大，电弧热量集中，焊接后工件变形较小。（4）对油、锈的敏感程度较小，可减少工件和焊丝的清理工作量。（5）二氧化碳焊的焊缝金属含氢量小，焊接低合金高强度钢时，产生冷裂纹的倾向小。（6）飞溅较多，焊缝成形不够美观，清理飞溅费时间。（7）二氧化碳属于弱氧化性，故不能用于焊接铝、镁等化学活性强的金属。不锈钢焊接要点及注意事项1.采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）    2.一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型

11、美观，焊接变形量小的特点    3.保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50150A时，氩气流量为810L/min，当电流为150250A时，氩气流量为1215L/min。    4.钨极从气体喷嘴突出的长度，以45mm为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是23mm，在开槽深的地方是56mm，喷嘴至工作的距离一般不超过15mm。    5.为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。    6.焊接电弧长度，焊接普通钢时，以24mm为佳，而焊接不锈钢时，以

12、13mm为佳，过长则保护效果不好。    7.对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。    8.为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持8085°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10°左右。    9.防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。    不锈钢MIG焊要点及注意事项    1.采用平特性焊接电源，直流时采

13、用反极性（焊丝接正极）    2.一般采用纯氩气（纯度为99.99%）或Ar+2%O2,流量以2025L/min为宜。    3.电弧长度，不锈钢的MIG焊接，一般都在喷射过渡的条件下来施焊，电压要调整到弧长在46mm的程度。    4.防风。MIG焊接容易受到风的影响，有时微风而产生气孔，所以风速在0.5m/sec以上的地方，都应当采取防风措施。    不锈钢药芯焊丝焊接要点及注意事项    1.采用平特性焊接电源，直流焊接时采用反极性。使用一

14、般的CO2焊机就可以施焊，但送丝轮的压力请稍调松。    2.保护气体一般为二氧化碳气体，气体流量以2025L/min较适宜。    3.焊嘴与工件间的距离以1525mm为宜。    4.干伸长度，一般的焊接电流为250A以下时约15mm，250A以上时约2025mm较为合适等离子切割机电弧不稳定故障等离子切割机电弧的稳定性直接影响着切割质量，等离子电弧不稳定现象，会导致切口参差不齐、积瘤等缺陷，也会导致控制系统的相关元件寿命降低，喷嘴、电极频繁更换。针对此现象，进行分析并提出解决办法。1.气压过低等离子

15、切割机工作时，如工作气压远远低于说明书所要求的气压，这意味着等离子弧的喷出速度减弱，输入空气流量小于规定值，此时不能形成高能量、高速度的等离子弧，从而造成切口质量差、切不透、切口积瘤的现象。气压不足的原因有：空压机输入空气不足，切割机空气调节阀调压过低，电磁阀内有油污，气路不通畅等。解决方法是，使用前注意观察空压机输出压力显示，如不符合要求，可调整压力或检修空压机。如输入气压已达要求，应检查空气过滤减压阀的调节是否正确，表压显示能否满足切割要求。否则应对空气过滤减压阀进行日常维护保养，确保输入空气干燥、无油污。如果输入空气质量差，会造成电磁阀内产生油污，阀芯开启困难，阀口不能完全打开。另外，割

16、炬喷嘴气压过低，还需更换电磁阀；气路截面变小也会造成气压过低，可按说明书要求更换气管。2.气压过高若输入空气压力远远超过0.45MPa，则在形成等离子弧后，过大的气流会吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，减弱了等离子弧的切割强度。造成气压过高的原因有：输入空气调节不当、空气过滤减压阀调节过高或者是空气过滤减压阀失效。解决方法是，检查空压机压力是否调整合适，空压机和空气过滤减压阀的压力是否失调。开机后，如旋转空气过滤减压阀调节开关，表压无变化，说明空气过滤减压阀失灵，需更换。3.割炬喷嘴和电极烧损因喷嘴安装不当，如丝扣未上紧，设备各挡位调整不当，需用水冷却的割炬在工作时，未按要求通入流动的冷却水以及

17、频繁起弧，都会造成喷嘴过早损坏。解决方法是，按照切割工件的技术要求，正确调整设备各挡位，检查割炬喷嘴是否安装牢圄，需通冷却水的喷嘴应提前使冷却水循环起来。切割时，根据工件的厚度调整割炬与工件之间的距离。4.输入交流电压过低等离子切割机的使用现场有大型用电设施，切割机内部主回路元件故障等，会使输入交流电压过低。解决方法是，检查等离子切割机所接入电网是否有足够的承载能力，电源线规格是否符合要求。等离子切割机安装地点，应远离大型用电设备和经常有电气干扰的地方。使用过程中，要定期清理切割机内灰尘和元件上的污垢，检查电线是否有老化现象等。5.地线与工件接触不良接地是切割前一项必不可少的准备工作。未使用专

18、用的接地工具，工件表面有绝缘物及长期使用老化严重的地线等，都会使地线与工件接触不良。应使用专门的接地工具，并检查是否有绝缘物影响地线与工件表面接触，避免使用老化的接地线。 6.火花发生器不能自动断弧等离子切割机工作时，首先要引燃等离子弧，由高频振荡器激发电极与喷嘴内壁之间的气体，产生高频放电，使气体局部电离而形成小弧，这一小弧受压缩空气的作用，从喷嘴喷出以引燃等离于弧，这是火花发生器主要的任务。正常情况下，火花发生器的工作时间只有0.51s，不能自动断弧的原因一般是控制线路板元件失调，火花发生器的放电电极间隙不合适。应经常检查火花发生器放电极，使其表面保持平整，适时调整火花发生器的放电电极间隙

19、（0.81.2mm），必要时更换控制板。 四、【跨部门培训】1.实施时间：2013年全年铝由于具有比重小、抗腐蚀性好、导电性及导热性高等良好阅埽 诤娇铡 外训人员参加完培训后开展跨部门培训课程。五抵圃臁绻盎裙抵写罅康赜2.整个公司分为六个层级的人才梯队建设：穆良奥梁辖鹩写柯粒鏛1-L6）、铝锰合金（如LF21）、铝镁合金（如LF3、LF5c 112月，学徒培训1d2050。在焊接过程中容易造成夹渣，而且氧化膜还吸附了较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。2铝的导热系数和比热比铁大一倍多，这就要求在焊接时，使用大功率或能量集中的焊接热源，有时还要预热。另外铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，因此铝件的

20、焊接变形大，如工艺措施不当，还容易产生裂纹。3铝及铝合金由固态转变为液态时，没有显著的颜色变化。因此，当焊接时要求掌握好加热温度，以防焊接时会引起金属的塌陷或下漏。当采用气焊、碳弧焊或氩弧焊焊接纯铝、铝锰、铝镁及铝硅等铝合金时，一般都采用和母材成分相近的标准牌号的焊丝或母材切条。对各种铝合金同种母材及异种母材焊接时所采用的焊丝，参见表：同种铝及铝合金焊接用焊丝举例(表1母材 填充焊丝母材 填充焊丝 b 沙龙嘉宾：公司里授课经验较为丰富的课长或经理 LF21沙龙成员：公司经常授课的组长或工程师、课长等授课经验不足的人员3.沙龙作业流程：38月，同母材或丝a将所有沙龙成员分为若干组b 同母材或LF

21、5、 丝331 同母材或lF6， 5.沙龙费用：每小组给予每次100元的茶点费，粗略估计我公司组成3个沙龙小组，7个月预计总花费5000元。2母材填充焊丝母材填充焊丝L6(L4与LF21LF21与LF2LF21与LF3LF21与ZL7LF21或丝321LF3或丝331LF3或丝331ZL7或丝311LF21与ZLl0LF21与ZLllLF21与ZLl 2年新增了1或丝311ZLll或丝311ZLl2或丝311 这几种铝合金是采用手工钨极氩弧焊、气焊及碳弧焊方法焊接的。铝及铝合金的手工钨极氩弧焊，一般采用交流电源。氩气的纯度不低于99.9的纯氩。焊前工件应严格清理，必须杜绝或减少水气来源，以减少

22、焊缝中气孔缺陷。铝及铝合金气焊时，用表1与表2的焊丝与气剂401作助熔剂焊接。氧炔焰应采用中性焰或轻微碳化焰，氧气过多的氧化焰会使铝强烈氧化，而乙炔过多时，促使焊缝产生气孔。碳弧焊一般采用直流正接法，所用焊丝、熔剂与气焊相同。中国为什么造不出高精度机床？中国造不了高精度机床的原因是多方面的。但主要原因是缺乏工人和等不起。 工人培养成本太高 举个简单的例子，大家现在热衷的MBA学费大约30万，而培养一个八级钳工耗资就不止这个数，而且时间也相对要长的多。8级钳工还需要进修，经常给他一下高难度的工作（小工厂根本培养不起），不然手会生疏的（在这方面不比外科医生省心），受益见效慢，培养出一个高水平工人，

23、没有5-8年根本办不到。另一方面说，培养起来的8级钳工会不会安安心心在你这里呆下去，这也都很难说，这是的很多工厂不愿意化资金去培养工人。 缺乏精力造机床 以卧式铣床的刀具轨为例，就是一根圆柱形的空心棒子，然而，想把他造出来的工艺涉及到原材料选材，探伤，应力试验（国内为了节约成本，很多都将这一步省了），这一步就得将近两个月，还不一定能用。接下来，粗加工，半精工，这些简单，大约20天左右就行了（国内一般只加工外表面，内表面只粗加工，德国一般都要加工，为了保持应力形变相同）。然后热处理，再次半精工，这就比较麻烦，大约要一个月。然后扔到户外存放，消除内应力（国内一班将这一部省去，用热处理来消除）。大约

24、放一年。接下来就是工作的重心了，我们还以德国为例，这是加工一根圆柱梁需要的工人数为一名工程师，两名技师，3-5名高级工人（国内大约是刚拿到8级钳工证的人），这一段也非常耗时间，大约要半年（包括精加工和表面处理，以及修配）。这样，一台机器造下来至少要两年多的时间（整机装配完后要在外场放置一年，消除装配应力，这个和国内是一样的）。 这样下来，除非是大规模企业，小企业根本负担不起这样的开支和时间。我们国家也不愿意花这样多的时间在这方面，所以高精度的机床一直没有太大的进展。不过现在机械工业作为国家工业的基石已经成为最薄弱的一环，各方面已经开始不断重视机械工业的发展。估计不久应该能有较大的进展。 长春机

25、床厂，常州机床厂，上海第一，第二机床厂，去应力方法早就过时了。去应力的方法种类很多，热处理是一种，还有电磁波处理和震荡处理，而主轴象磨床的要经过表面游离子氮化处理可以到75HRC，中国的上海机床厂已经生产出了3级精度的磨床，说中国机床差主要是在质量和数控伺服系统，一个是员工的责任感决定的，我看到的很多就是这样配合不到就用锤子敲进去，不使用浮动镗来保证孔的型位误差。数控伺服系统是硬伤。中国主要使用西门子和日本法兰克系统，自己就是华中，对高速刀具和高速切削难以适应，刀具材料无法在6000转以上的环境工作，电主轴主要是在常机，现在可以到50000转，但是国外已经到了150000转。限制中国机械制造业

26、的还有高精度的模具，轴承的制造和在高速下对轴承的润滑能力。如常机生产的3台高速机床光实验电主轴就烧了10根，还有中国的材料不行，在新型的材料的研究上中国落后的太多了在相同条件下国外的材料个工艺都比我门要好，就象我门的飞机设计师说的那样，我们可以设计出一流的飞机，但是落后的制造业却不能加工出来，这里一半是材料一半是工艺。俄国代表团来访问，看了成飞的设备后说，这比他门加工苏霍依战斗机的工厂设备还要好，这说明机床不是主要问题。在中国制造业，工艺远比制造难毒要大的多，如钛合金焊接技术，大型弹射器的气密技术等等，中国缺的是这个不是技术工人是工艺师。还有就是材料、模具、及数字控制的人才。铸件缺陷焊补新技术

27、的应用及分析通过铸造缺陷修补机在灰铁250及球铁50两种铸铁材质试块上焊补效果的显微分析，以及对2件HT250机床导轨、3件QT40-4阀体渗漏缺陷的焊补效果检测，说明铸造缺陷修补机在焊补灰铁、球铁两种材质铸件上的不同缺陷，焊补效果从颜色及性能方面均能满足要求，是一种值得推广的新技术。 说明：由于我国铸造废品率远高于日本、欧盟等发达国家，于是铸件挽救工程在我国就显得尤为重要。世界第一台专用于修复铸件缺陷的设备在1999年诞生于中国北京奥宇可鑫公司，经过近五年的长时间跟踪研究，从用户使用的宏观效果的反馈及微观的实验室分析，我们认为此项新技术已发展成熟，希望将我们的研究成果与广大铸造界朋友共同分享

28、，为铸件挽救工程尽力。 关键词：铸造缺陷修补机 灰铁 球铁 机床导轨 阀体 缺陷 焊补 一试棒的制做与分析： 1灰铁试棒的制做与分析 用HT250材质加工一根3 Ra0.6×100的试棒，在试棒表面钻5-7个3-7mm，深度为3-5 mm的孔，补材选择材质为HT250厚度为.2-0.4mm的车屑，设备选择铸造缺陷修补机第五代产品AKZQB-2000C。 1-1宏观检测：焊补后基体温度升高3，经磨床磨削表面达粗糙度Ra0.6时目测：颜色与基体一致、无焊补痕迹、无裂纹。使用手提硬度计检测硬度：基体硬度为HB172-179，焊补点硬度为HB183-189。 1-2金相分析：对焊补点进行抛光

29、、浸蚀，制做金相分析试片3块，经250倍放大后，金相组织如图a：左边为基体HT250，右边为补材HT250，基体组织改变率6%，中间区域为过渡区，过渡区内有部分渗碳体出现，实际宽度在0.1-0.2mm之间。 1-3结论：试棒在焊补过程中始终处于常温状态，焊补点与基体金相组织基本上未有变化，热影响区0.2mm，机械加工后焊补点颜色与基体相同，无裂纹、无焊补痕迹、无焊补硬点。 2球墨铸铁试棒的制做与分析： 用QT50-5材质加工一根3 Ra0.6×100的试棒，在试棒表面钻5-7个3-7mm，深度为3-5 mm的孔，补材选择材质为QT50-5厚度为0.2-0.4mm的车屑，设备选择铸造缺

30、陷修补机第五代产品AKZQB-2000C。 2-1宏观检测：焊补后基体温度升高3，经磨床磨削表面达粗糙度Ra0.6时目测：颜色与基体一致、无焊补痕迹、无裂纹。使用手提硬度计检测硬度：基体硬度为HB175-180，焊补点硬度为HB186-197。 2-2金相分析：对焊补点进行抛光、浸蚀，制做金相分析试片3块，经250倍放大观测：金相组织如图b：左边为基体QT50-5，右边为补材QT50-5，基体组织改变率5%，中间区域为过渡区，过渡区内有大量未改变的球状石墨体存在，渗碳体的出现数量很少，实际宽度在0.1-0.2mm。 “奥可”牌铸造缺陷修补机三结论： 1通过对试棒及实物的焊补效果分析，可以认为用

31、铸造缺陷修补机第五代产品AKZQB-2000C型设备对铸铁缺陷进行焊补，补材选择同材质的车屑，经后序机械加工后，颜色与基体一致，无焊补痕迹、无裂纹，能很好地满足机床导轨、缸套、曲轴、刹车盘等一些要求严格的加工表面上的缺陷焊补。 2AKZQB-2000C型设备在焊补过程中，铸件始终处于常温状态，无组织变化、无内应力，所以制件在工作运行中，不会因为长期的振动、温度变化等原因释放内应力而出现微裂纹，所以应用其对发动机体、箱体、壳体、油缸、泵、阀等渗漏缺陷进行焊补是安全、可靠的。 3由于铸造缺陷修补机的焊补过程为直径为1.5mm左右的高频脉冲焊补点的反复熔化堆积过程，对于小于20mm的缺陷焊补，有其广

32、阔的应用范围；对于较大缺陷的焊补，其焊补效率是其选用时所需考虑的首要因素，低价值、大缺陷铸件的焊补意义不大；高价值、大缺陷铸件的焊补，其选择应用所创造的经济效益还是巨大的。 4铸造缺陷修补机在我国（北京奥宇可鑫公司）诞生已有六年的时间，它（技术、服务）完成了从发展到完善的初级阶段，第五代产品所具有的常温、同材质焊补、组织致密、无裂纹、颜色与基体相同等特点，使其完全适合于铸铁、铸钢、不锈钢等金属的焊补。通过长时间对其理论与实践的研究，我们认为此种新的技术已趋成熟，它的大范围应用必将为我国铸造企业降低铸件废品率起到巨大作用。国外焊接技术最新进展情况电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。尽

33、管有激光束焊接和粘结剂粘接等新技术，但点焊在汽车车身制造中仍然会保留其稳固的地位。由于许多因素都会影响点焊的加工质量，而且点焊的质量标准要求很高，因此有必要系统地检查点焊接头的质量。     为此，过去的作法是采用损伤性测试方法进行随机测试。由于这种方法存在一些缺点，例如：会毁坏测试样件或使其变形，测试时间长，在凿击过程中会损坏和松动工件，当使用“锌粘结剂”时使用凿击的方法会找不到粘接点，所以它已不适合现代制造技术和成本核算意识。这里提供了一种补救方法“点线超声测试法”，用这种方法，在焊接过程中就可进行焊点的检查。     “IQR系

34、统”是电阻点焊过程中在线质量测试和优化的一种新的控制工艺    这种方法可以在使用UI特性评价的基础上补偿控制中一些参数变化的干扰，如板材厚度的变化、镀层厚度的变化、电极磨损损耗等的变化。由于操作简单，IQR控制器保证了稳定可靠的高质量点焊，并且节省了时间和成本。    在电阻点焊领域，人们可以清楚地看到焊接设备中使用伺服马达驱动的明显趋势。在2001年的国际埃森焊接展览会上，不少于12家制造商展示了使用伺服电机驱动技术的焊接设备（安装在微型点焊机、手动和机器人焊枪，以及基座式点焊机上）。根据专家预测，由于焊接质量好和焊接周期较短，所

35、以气动焊接设备将会越来越多地被伺服驱动的焊接设备所取代。另外，一些制造商展示的焊枪采用气冷伺服电机驱动，对电极需要施力和对焊接周期时间有要求的焊接任务有广泛的应用前景。    带有焊头压电线性驱动的微型点焊装置，具有理想的重新设定参数的特性，并能方便地对移动路线进行编程。由于其机械结构坚固稳定和采用了压电驱动技术，所以使焊接前后定位所需的时间很短。因此，可以不失时机地从工作清理阶段转换到工作阶段，积蓄焊接的动力。由于机构坚固和采用了动态性能极高的驱动系统，使焊枪电极头更适用于自动焊接装置中，焊接效率很高。    用于冲法铆接和点焊的普

36、通焊枪，在运动速度和精度方面受到要求更加严格的高生产率的机器人的挑战。为了能够达到较大的工作范围，而折弯程度最小，通过精心设计开发了新一代的机器人焊枪，制造材料采用了结构极轻的碳纤维加强塑料（CFRP）。根据研究成果，经过精心试验优化后制造了一个焊枪样品。最近研制的结构有一个纵向加强的非常坚固的弯曲臂和可提供强大的反作用力，竟然可以通过在线控制补偿角度的偏移。这一应用促进了人们进一步开发更好的现代纤维材料制造轻型结构的潜力。     激光技术和使用激光束加工材料    尽管功率在12mm×mrad4kW以上的Nd：YAG固体

37、激光器的光束质量极高，也不可能达到CO2激光器的应用广度。正是由于CO2激光器的使用成本和维修成本较低，因此它能够得到广泛的应用。     例如，3kW的层流CO2激光器可工作大约40000h，每小时的工作成本约为6马克。这种激光用普通CO2激光器的功率的一半时，在1.5mmin的焊接速度不变时，几乎仍能达到同样的焊接熔透深度。当对钢材的焊接熔透深度为4mm，激光束的功率一样时，Nd：YAG固体激光器的焊接速度只有CO2激光器的一半。    只有在用三维多轴铰接臂机器人的时候，使用Nd：YAG激光器的总投资才低于使用CO2激光器的情况

38、，原因是通过光学纤维Nd：YAG激光器的光束传输比较简单。而在远距离焊接时，CO2激光器的激光束要通过镜头聚焦，扫描器的光学系统可以自由地将激光束定位在工件表面。聚焦透镜安装在一个电动滑轨上，可以在1500mm×1500mm×400mm的空间确定加工点。选用移动式反射镜装置，能够延伸到干扰边缘后面的焊点。    将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。使用这种工艺的目的是为了确定对焊接不同厚度的钢板时允许的最大间隙宽度ama

39、x。在钢板厚度t5mm时，间隙宽度为2mm；当t=8mm时，宽度为1.35mm；当t12mm时，宽度为0.7mm。焊缝是在重力状态下加工形成的，无需任何焊缝背后的熔液支持。在对20mm厚的钢板进行横向焊接时，可搭接的间隙宽度asssmax可达0.7mm，而不会产生任何技术问题。最佳工艺的其他方面还包括设定焊接和焊丝送丝的速度和选择焊丝的直径。    人们对这种组合式的焊接工艺进行了试验，并在实际的焊接工作中进行了演示。例如，在迈尔造船厂，成功地焊接了几张7.512mm厚、10m长的钢板，焊接速度达到2mmin。在上述的组合式焊接工艺中，增加电弧的组合还可以进一步提

40、高该工艺的优点，例如将每单位长度的能量降到最小，提高焊接速度及搭接接头间隙的能力。    一种结构结实紧凑、易于操作的“工具”是二极管激发的Nd：YAG激光器和其高质量的激光束。热镜头效应限制了光束质量的改善，进一步改进的目标是把光束的参数进一步提高，并将其输入到100m的玻璃纤维中，这样获得的光束质量就可与CO2激光器的光束媲美了。    这里比较有发展前景的是盘式激光器和层流式激光器。在2001年的激光技术展览会上，HASS激光技术公司首次展示了盘式激光器的样机。展出样机的激光器功率为1.3kW，光纤维的直径为0.15mm。灯激发

41、和二极管激发的棒式激光器存在激光束功率引起的热镜头问题，而盘式激光器实际上不再有热镜头问题。由于盘式激光器具有与CO2激光束类似的优质光束，通过光纤耦合的方法可以标定改变其功率，这比棒式激光器标定的功率要大许多倍。    使用输出功率大于4kW的二极管激发的固体激光器，对于铝合金的焊接具有决定性的意义。这些系统的光束质量特别好，能够瞬间注人直径为0.4mm的光纤中。激光束的聚焦能力极大地依赖于光纤的截面积。这表明这种新一代的固体激光器的潜力是“点”直径更小，功率密度更高。功率密度高使人们能够进行以连续波的模式进行焊接。例如，首先用于对小型样品和小零件的各种连接，如对接、T形焊接和搭接进行了研究。零件的材料是AlMgSi0.7（厚度：3mm）和AlMg3（厚度：1.6mm）铝合金。高质量的焊道形状只有在纯粹的连续波状态才有可能。当使用千瓦级的二极管激发的Nd：YAG激光器焊接铝时，在很宽的参数范围内都能获得很高的可靠性。    文献中还介绍了一种影响焊缝几何形状和质量的新方法。这是根据熔池中电磁力的影响，使产生不同的熔池流动和热输入量。这样就能有选择地改变焊缝的形状、穿透深度、焊道外形和减少气孔的形成。    当用激光束处理管道、圆筒和衬套的内表面时，即使