先進的焊接工藝和方法摘要：介紹了幾種國內(nèi)外先進的焊接方法,分析了焊接工藝發(fā)展趨勢,分析這幾種焊接方法的基本原理、特點以及焊接工藝，指出其適用場合。關(guān)鍵詞：焊接工藝，焊接技術(shù)，先進技術(shù)，發(fā)展趨勢1．引言目前先進的焊接技術(shù)包括無人工廠用的編程型的焊接機器人、電子束焊接、激光焊、攪抖摩擦焊等，這些先進的焊接技術(shù)在核工業(yè)、航空航天業(yè)、船舶工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域正在發(fā)揮著越來越重要的作用。2．國內(nèi)外焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢隨著世界制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，焊接技術(shù)水平也越來越高。新的焊接工藝方法不斷涌現(xiàn)，專業(yè)焊接設(shè)備日新月異。與此同時，國內(nèi)外焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也紛紛通過各種方式展示自身的實力，特別是借以展會展出品種繁多的產(chǎn)品和先進的技術(shù)。先進焊接技術(shù)與發(fā)展趨勢焊接由19世紀末的碳弧焊發(fā)展至今不過一百多年的歷史，形成了目前的上百種方法，焊接工藝水平也達到了新的高度。焊接結(jié)構(gòu)正朝著大型化、復(fù)雜化、高參數(shù)方向發(fā)展。3．幾種先進的焊接技術(shù)3．1電子束焊3．1．1電子束焊的基本原理從電子槍中產(chǎn)生的電子束在25~300kv的加速電壓下加速到0.3~0.7倍的光速，經(jīng)過電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，形成的功率密度很高的電子束流得到一個很小的焦點。當電子束流撞擊置于真空或非真空的工件表面時，電子的功能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，是金屬迅速融化和蒸發(fā)，實現(xiàn)焊接過程。3．1．2電子束焊的特點[5]的能量輸入下繼續(xù)加熱熔化；③用噴涂等方法增加表面粗糙度或形成高吸收率薄膜：④用電弧等熱源預(yù)熱，即雙熱源進行焊接；⑤采用光收集式的接頭設(shè)計。3）.聚焦和離焦

聚焦，焊接或切割厚度較大的材料時，為獲得較大的焦點深度，宜選用焦距較長的透鏡。對各種厚度的被焊材料及不同接頭都存在一個最佳焦距。

離焦量，離焦量是工件表面離激光焦點的距離。工件表面在焦點以內(nèi)時為負離焦，與焦點的距離為負離焦量。反之為正離焦。離焦量不僅影響工件表面激光光斑的大小，而且影響光束的入射方向，因而對熔深和焊縫形狀有較大的影響。3、3攪拌摩擦焊3、3、1攪拌摩擦焊的基本原理攪拌摩擦焊（FrictionStirWelding，簡稱FSW）是基于摩擦焊技術(shù)的基本原理，由英國焊接研究所（TWI）于1991年發(fā)明的一種新型固相連接技術(shù)[2~5]。摩擦焊是利用工件端面相互運動、相互摩擦所產(chǎn)生的熱,使端部達到熱塑性狀態(tài),然后迅速頂鍛,完成焊接的一種方法。摩擦焊可以方便地連接同種或異種材料,包括金屬、部分金屬基復(fù)合材料、陶瓷及塑料。3、3、2攪拌摩擦焊的特點1）.焊接接頭質(zhì)量高，不易產(chǎn)生缺陷。焊縫是在塑性狀態(tài)下受擠壓完成的，屬于固相焊接，因而其接頭不會產(chǎn)生與凝固冶金有關(guān)的一些如裂紋、氣孔以及合金元素的燒損等焊接缺陷和脆化現(xiàn)象，適于焊接鋁、銅、鉛、鈦、鋅、鎂等有色金屬及其合金以及鋼鐵材料、復(fù)合材料等，也可用于異種材料的連接。2）．不受軸類零件的限制，可進行平板的對接和搭接，可焊接直焊縫、角焊縫及環(huán)焊縫，可進行大型框架結(jié)構(gòu)及大型筒體制造、大型平板對接等，擴大了應(yīng)用范圍。3）．易于實現(xiàn)機械化、自動化，質(zhì)量比較穩(wěn)定，重復(fù)性高。攪拌摩擦焊工藝參數(shù)少，焊接設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)自動化，從而使焊接操作十分簡便，焊機運行和焊接質(zhì)量的可靠性大大提高。4）．焊接成本較低，效率高。無須填充材料、保護氣體，焊前無須對焊件表面預(yù)處理，焊接過程中無須施加保護措施。厚焊接件邊緣不用加工坡口。焊接鋁材工件不用去氧化膜，只需去除油污即可。對接時允許留一定間隙，不苛求裝配精度。5）．焊接變形小，焊件尺寸精度較高。由于攪拌摩擦焊為固相焊接，其加熱過程具有能量密度高、熱輸入速度快等特點，因而焊接變形小，焊后殘余應(yīng)力小。在保證焊接設(shè)備具有足夠大的剛度、焊件裝配定位精確以及嚴格控制焊接參數(shù)的條件下，焊件的尺寸精度高。6）．綠色焊接。焊接過程中無弧光輻射、煙塵和飛濺，噪音低，因而攪拌摩擦焊是一種高質(zhì)量、低成本的“綠色焊接方法”。3、3、3攪拌摩擦焊焊接工藝1）、攪拌摩擦焊接頭形式攪拌摩擦焊可以實現(xiàn)棒材一棒材、管材一管材、板材一板材的可靠連接，接頭形式可以設(shè)計為對接、搭接、角接及T形接頭，可進行環(huán)形、圓形、非線性和立體焊縫的焊接。由于重力對這種固相焊接方法沒有影響，攪拌摩擦焊可以用于全位臵焊接，如橫焊、立焊、仰焊、環(huán)形軌道自動焊等。焊前不需要進行表面處理。由于攪拌摩擦焊接過程自身特性，可以將氧化膜破碎、擠出。2）、攪拌摩擦焊的熱輸入與焊接參數(shù)在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌焊針高速旋轉(zhuǎn)并插入焊件，隨即在焊接壓力的作用下，軸肩與焊件表面接觸，于是在軸肩與焊件材料上表面及攪拌針與接合面間產(chǎn)生大量的摩擦熱，同時，攪拌針附近材料發(fā)生塑性變形和流體流動從而導(dǎo)致形變產(chǎn)熱，其中摩擦熱是焊接產(chǎn)熱的主體。隨著攪拌焊頭沿焊縫方向行走，這些熱量對焊縫及焊縫附近的母材施以熱循環(huán)作用，導(dǎo)致材料中沉淀相的溶解、焊縫和熱影響區(qū)發(fā)生較大程度的軟化攪拌摩擦焊本質(zhì)上是以摩擦熱作為焊接熱源的焊接方法，所以熱輸入是影響焊接質(zhì)量的直接、關(guān)鍵因素。3）攪拌摩擦焊參數(shù)的選擇攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括焊接速度（攪拌焊頭沿焊縫方向的行走速度）、攪拌焊頭轉(zhuǎn)速、焊接壓力、攪拌頭傾角、攪拌頭插入速度和保持時間等。3、4閃光對焊3、4、1閃光對焊的基本原理閃光對焊有連續(xù)閃光對焊和預(yù)熱閃光對焊兩種，前者焊接過程僅有閃光階段和頂鍛階段，后者是在連續(xù)閃光對焊之前有一個預(yù)熱階段。閃光對焊的工作原理是，兩個焊件未接觸前被兩個夾鉗電極夾緊并連接到電源之上，然后移動可動的夾具，當兩焊件端面輕輕地接觸的時候，即通電加熱，接觸點因加熱而形成液態(tài)金屬，從而發(fā)生爆破，于是就會火花噴射，形成閃光，隨著可懂夾具連續(xù)移動，閃光也連續(xù)發(fā)生，閃光使焊件兩端獲得加熱，當達到一定的溫度的時候，動夾具突然加速，以很大的壓力使兩個構(gòu)件端面互相擠壓，隨即切斷焊接電源，這時候焊接區(qū)發(fā)生強烈的塑性變化，在擠壓出熔化金屬的同時，接合面上產(chǎn)生了交互結(jié)晶，便形成牢固的焊接接頭。3、4、2閃光對焊的特點1）適用范圍廣，同種或異種金屬可焊，展開界面或緊湊截面的零件也可焊，可焊的截面積也大得多。2）結(jié)合面上的熔化金屬或氧化物在頂鍛進被擠出，起到清除結(jié)合面雜質(zhì)的作用。因此，接頭可靠性高，強度大。3）閃光對焊對工件待焊面的準備和清理要求不嚴格。4）接頭熱影響區(qū)窄很多。同時，其缺點表現(xiàn)為：焊接時噴射出的熔融金屬顆粒有造成火災(zāi)的危險，可能使操作人員受飛濺燒傷，并損壞機器的滑軌、軸和軸承等。焊后在接頭處形成毛刺（飛邊），需去除。為此，可能需用專門設(shè)備而增加制造成本。特別是管子閃光對焊后內(nèi)壁上的毛刺，妨礙了流體流動，降低接頭疲勞強度，而且是產(chǎn)生腐蝕或污損集中的部位。去除小直徑內(nèi)壁的焊接毛刺相當困難，甚至不可能。3、4、3閃光對焊的焊接工藝[6]閃光對焊的焊接工藝可分為連續(xù)閃光焊、預(yù)熱閃光焊和閃光-預(yù)熱閃光焊等，根據(jù)材料品種、直徑、焊機功率、施焊部位等因素選用。連續(xù)閃光對焊，適用于直徑22毫米以下的鋼筋。操作室，先使兩鋼筋端面輕微接觸，開始閃光，徐徐移動，直至燒化到規(guī)定的長度后，以適當?shù)膲毫?，迅速頂鍛。他的焊接過程是閃光-頂鍛。預(yù)熱閃光對焊，操作時，先使兩根端面交替地接觸和分開，發(fā)生連續(xù)閃光和預(yù)熱，待達到規(guī)定長度時，即進行閃光-頂鍛。閃光-預(yù)熱閃光焊，目的是使不平整的鋼筋端面燒化平整，使預(yù)熱均勻。操作時，先使兩鋼筋端面的凸出部分接觸，開始閃光，待兩端面閃平為準，即進行預(yù)熱-閃光-頂鍛。4．結(jié)束語焊接不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接，因而已廣泛應(yīng)用于機械制造、造船、海洋開發(fā)、汽車制造、石油化工、航天技術(shù)、原子能、電力、電子技術(shù)及建筑等部門。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進步。僅以新型先進的焊接方法而言，到目前為止，已達數(shù)十種之多。生產(chǎn)中選擇焊接方法時，不但要了解各種焊接方法的特點和選用范圍，而且要考慮產(chǎn)品的要求，然后還要根據(jù)所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料以及生產(chǎn)技術(shù)等條件作出初步選擇。首先討論焊接方法分類，然后概括介紹各種焊接方法的特點和選用的范圍。其次簡要介紹如何根據(jù)產(chǎn)品的要求和特點選擇在技術(shù)和經(jīng)濟上最適宜的焊接方法的基本知識，以供那些需要從事焊接生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。最后提出焊接技術(shù)在各個方面的發(fā)展，希望對于關(guān)心焊接新技術(shù)的較有經(jīng)驗的焊接技術(shù)人員在發(fā)展或采用新技術(shù)時有所幫助。5．參考文獻[1]來自《材料成型新技術(shù)》中的《先進焊接技術(shù)》，白培康，王建宏編著2007[2]《中國鋼管飛速發(fā)展的10年》-殷國茂主編2009[3]《特種連接方法及工藝》由李志勇、吳志生主編北京大學(xué)出版社2012-01[4]《金屬工藝學(xué)上冊》由鄧文英，郭曉鵬主編高等教育出版社2008-04-01[5]《機械工程綜合實訓(xùn)教程》李曉舟主編；孫拂曉，劉貴軍副主編北京理工大學(xué)出版社2012-01[6]《焊工技術(shù)問答》張信林，張佩良著中國電力出版社2005-11-1[7]《工程材料及熱成型工藝》顏根標編化學(xué)工業(yè)出版社2009-03-01[8]《建筑安裝工人考工技術(shù)問答叢書5鋼筋工》孫祥明主編上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1970-1-1ＩＳＢＮ9787532394272[9]《焊工簡明速查手冊》徐淼編國防工業(yè)出版社2010-05-01ＩＳＢＮ：978