1、2020/9/14,楊建國,1,焊接方法與設(shè)備 其他焊接方法,2020/9/14,楊建國,2,第十章 其他焊接方法,電渣焊 螺栓焊 電子束焊 激光焊接 摩擦焊接 高頻焊接,2020/9/14,楊建國,3,第一節(jié) 電渣焊,2020/9/14,楊建國,4,第一節(jié) 電渣焊-原理及分類,定義：利用電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。,2020/9/14,楊建國,5,第一節(jié) 電渣焊-原理及分類,2020/9/14,楊建國,6,第一節(jié) 電渣焊-原理及分類,2020/9/14,楊建國,7,第一節(jié) 電渣焊-原理及分類,2020/9/14,楊建國,8,第二節(jié) 螺柱焊,2020/9/14,楊建國,9,第二

2、節(jié) 螺柱焊-定義及原理,將螺柱的一端與板件表面接觸，通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定的壓力完成焊接的方法稱為螺柱焊。,螺栓,板,接觸面,電弧,熔化區(qū),力,力,2020/9/14,楊建國,10,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,焊接時間短（1s） 熔深淺 節(jié)省材料 設(shè)備簡單 全位置焊接 冷卻速度快，影響接頭延性,2020/9/14,楊建國,11,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,電弧螺柱焊 電容儲能螺柱焊 短周期螺柱焊,2020/9/14,楊建國,12,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,2020/9/14,楊建國,13,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,2020/9/14,楊建國,14,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,

3、2020/9/14,楊建國,15,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,2020/9/14,楊建國,16,第二節(jié) 螺柱焊-特點(diǎn)及分類,2020/9/14,楊建國,17,第三節(jié) 高能束焊接,2020/9/14,楊建國,18,第三節(jié) 高能束焊接-電子束焊,2020/9/14,楊建國,19,第三節(jié) 高能束焊接-電子束焊,電子束 極高的功率密度（加速電壓：30-150kV,焦點(diǎn)直徑?。?精確、快速的可控性,2020/9/14,楊建國,20,第三節(jié) 高能束焊接-電子束焊,焊接方法的優(yōu)點(diǎn)： 深寬比大 速度快、熱影響區(qū)小、變形小 焊縫質(zhì)量高（真空作用） 適應(yīng)性強(qiáng)（材料，板厚） 可達(dá)性好 可控性好,2020/9/14,

4、楊建國,21,第三節(jié) 高能束焊接-電子束焊,焊接方法的缺點(diǎn) 設(shè)備貴 裝配嚴(yán)格 真空室限制 電磁干擾 射線,2020/9/14,楊建國,22,第三節(jié) 高能束焊接-激光焊,2020/9/14,楊建國,23,一、激光焊接原理,熱導(dǎo)焊接 深熔焊接 熱導(dǎo)焊焊縫 深熔焊焊縫,激光焊接原理及應(yīng)用,2020/9/14,楊建國,24,二、激光深熔焊的幾何特征、熔池流動、小孔對光吸收,激光深熔焊幾何特征 1 激光束 2 焊接熔池 3 小孔 4 焊縫寬度 5 熔池深度,激光深熔焊腔內(nèi)液體金屬的流動 1 激光束 2 小孔后部流動區(qū) 3 小孔內(nèi)流動區(qū),小孔內(nèi)激光的吸收過程 1 激光束 2 等離子體 3 熔池后部熔化區(qū)

5、4 焊件運(yùn)動方向,2020/9/14,楊建國,25,激光束基本特性,單色性好、方向性好、亮度高、相干性好。 1、單色性 激光中單色性最好的是氣體激光器產(chǎn)生的激光。 He-Ne激光器產(chǎn)生的632.8nm譜線，線寬只有10-9nm。 普通光源中單色性最好的用來作為長度基準(zhǔn)器的氪燈(Kr86)，其譜線寬度為4.710-3nm。 激光的單色性比一般光要高出106107倍以上 .,自然光由波場范圍較寬的光構(gòu)成，激光的譜線展寬極小，具有很好的單色性。 單色性決定物質(zhì)對激光能量的吸收和精細(xì)聚焦的可能性； CO2：10.6m CO： 5.4m YAG：1.06m 準(zhǔn)分子：0.24m；,2020/9/14,楊建

6、國,26,2、方向性好、亮度高 從光源發(fā)出的激光平行傳播的程度成為方向性。 激光器輸出的光束發(fā)散角度很小，可以小于或等于10-310-5弧度。 激光通過直徑為D的孔徑時，由于衍射會產(chǎn)生一定發(fā)散：,激光的方向性帶來兩個結(jié)果： 光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。 一個具有10mW功率的He-Ne激光器可產(chǎn)生比太陽高幾千倍的亮度，可在屏幕上形成面積很小但照度很大的光斑。,2020/9/14,楊建國,27,3、相干性好 以適當(dāng)方法將統(tǒng)一光源發(fā)出的光分成兩束，再 使兩束光重 合便產(chǎn)生明暗相間的條紋，這就是 光的干涉。 自然光由無數(shù)的原子與分子發(fā)射，產(chǎn)生波長各不相同的雜亂光，合成后不能形成整齊有序的

7、大振幅光波。 激光的相位在時間上是保持不變的，合成后能形成相位整齊、規(guī)則有序的大振幅光波。,2020/9/14,楊建國,28,第三節(jié) 高能束焊接-激光焊,優(yōu)點(diǎn) 能量集中、熱影響區(qū)小、應(yīng)力變形小 深寬比大 適應(yīng)性強(qiáng) 可達(dá)性好、易傳輸 不受電磁干擾 不用真空室、無射線,2020/9/14,楊建國,29,遠(yuǎn)距離焊接系統(tǒng)原理,2020/9/14,楊建國,30,激光焊接的主要問題： 設(shè)備貴 反射問題 組裝定位 合金元素的揮發(fā) 焊接過程中一些高揮發(fā)性的合金元素(如硫和磷)從熔池中揮發(fā)出來，會導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生，而且有很可能產(chǎn)生咬邊。 冷卻速度非?？?材料的含碳量成為一個非常重要的影響參數(shù)，對材料的脆化、微裂紋

8、及疲勞強(qiáng)度都會有影響。,2020/9/14,楊建國,31,第三節(jié) 高能束焊接-激光焊,原理 自由輻射 受激吸收 受激輻射 條件 粒子集居數(shù)反轉(zhuǎn)（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）,2020/9/14,楊建國,32,第三節(jié) 高能束焊接-激光焊,激光的形成過程 工作物質(zhì) 激勵、受激輻射 自激振蕩增益 外界能量注入（泵浦） 光學(xué)諧振腔,2020/9/14,楊建國,33,第三節(jié) 高能束焊接-激光焊,2020/9/14,楊建國,34,CO2激光的產(chǎn)生,1. 激光束 2. 切向排風(fēng)機(jī)3. 氣流方向 4. 熱交換器5. 后鏡 6. 折疊鏡7. 高頻電極8. 輸出鏡9. 輸出窗口,CO2激光器系統(tǒng),一般氣流的流動速度較慢,將熱量從

9、放電腔中帶走。,2020/9/14,楊建國,35,YAG激光的產(chǎn)生,根據(jù)工作物質(zhì)分類： 紅寶石：激活離子Cr3+，波長：694.3nm，三能級； Nd:YAG：激活離子：Nd，波長：1.06m，四能級； 釹玻璃： 激活離子：Nd，波長:1.06m，四能級 脈沖寬度：100500ns，頻率：幾百62kHz。,2020/9/14,楊建國,36,YAG激光的產(chǎn)生,燈泵浦Nd:YAG激光器,大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是長150mm，直徑710mm。泵浦過程中激光棒發(fā)熱，限制了每個棒的最大輸出功率。單棒Nd:YAG激光器的功率范圍約為50800W。,2020/9/14,楊建國,37,燈泵浦

10、Nd:YAG體激光器,將幾個Nd:YAG棒串聯(lián)起來可獲得高功率的激光束，每個獨(dú)立的棒可通過透鏡引導(dǎo)并規(guī)則的排列起來。 目前的Nd:YAG激光器系統(tǒng)多達(dá)8個腔。輸出4kW功率。,1kW的脈沖Nd:YAG激光器,YAG激光的產(chǎn)生,2020/9/14,楊建國,38,激光TIG復(fù)合,旁軸激光與TIG復(fù)合,雙束激光與TIG同軸復(fù)合 多電極TIG與激光同軸復(fù)合,2020/9/14,楊建國,39,激光MIG復(fù)合,利用填絲提高熔深、改善焊縫成型和接頭性能。 對間隙、錯邊、對中的適應(yīng)性更好，可焊接厚板。 適合焊接鋁合金、鎂合金、銅合金材料,2020/9/14,楊建國,40,激光等離子弧復(fù)合,加熱區(qū)更窄，對外界敏

11、感更小，引燃性好。 密度更大，弧長更長。 可旁軸復(fù)合，也可同軸復(fù)合。 適合薄板對接、高速焊、鍍鋅板、鋁合金焊接。,環(huán)狀電極同軸復(fù)合,空心電極同軸復(fù)合,2020/9/14,楊建國,41,激光雙電弧復(fù)合,能量輸入比普通激光MIG復(fù)合減少，熔深增大。 焊接速度更高，焊接過程更穩(wěn)定。 相互之間位置的排布非常重要。 尤其適合焊接厚板。,激光雙MIG復(fù)合,2020/9/14,楊建國,42,第四節(jié) 摩擦焊,2020/9/14,楊建國,43,第四節(jié) 摩擦焊,定義：在壓力作用下，通過待焊界面的摩擦界面及其附近溫度升高，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴隨著材料產(chǎn)生塑性變形和流動，通過界面的擴(kuò)散及再

12、結(jié)晶而實現(xiàn)焊接的固態(tài)焊接方法,2020/9/14,楊建國,44,第四節(jié) 摩擦焊,原理 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能 塑性變形 頂鍛保持 擴(kuò)散再結(jié)晶,2020/9/14,楊建國,45,第四節(jié) 摩擦焊,優(yōu)點(diǎn) 質(zhì)量好 異種金屬焊接 效率高、質(zhì)量穩(wěn)定 節(jié)電、干凈、設(shè)備操作簡單 缺點(diǎn) 設(shè)備貴 非圓構(gòu)件、薄件,2020/9/14,楊建國,46,第四節(jié) 摩擦焊,2020/9/14,楊建國,47,第四節(jié) 摩擦焊,2020/9/14,楊建國,48,第四節(jié) 摩擦焊,2020/9/14,楊建國,49,第四節(jié) 摩擦焊,2020/9/14,楊建國,50,第五節(jié) 高頻焊,2020/9/14,楊建國,51,第五節(jié) 高頻焊,定義：利用流經(jīng)焊件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，使該表面達(dá)到熔化或者塑性狀態(tài)，同時施加或者不施加頂鍛力，使金屬結(jié)合的一種方法。,2020/9/14,楊建國,52,第五節(jié) 高頻焊,集膚效應(yīng)（控制電流密度） （現(xiàn)象、頻率、電阻率、磁導(dǎo)率） 鄰近效應(yīng)（控制位置、路徑）,2020/9/14,楊建國,53,第五節(jié) 高頻焊,高頻焊特點(diǎn) 速度高、無跳焊現(xiàn)象 熱影響區(qū)小 清