高能束及特种焊接的发展 .docx

精品名师归纳总结高能束及特种焊接技术的进展转载的，供大家明白下 .键词】高能束及特种焊接技术的进展【摘要】 0前言0前言高能束流焊接的功率密度（Power）可达到 105W/cm. 2 以上 . 束流可由单、光子、电子和离子或二种以上的粒子成. 目前，用在焊接领域的高能束流主要等离子弧、电子束和激光束.TIGting Flux TIG ）焊亦具有高能束流焊 点. 爆炸焊能将相同的、特殊是不同的金简洁、快速、和坚固的焊接在一起，其是制造大面积的不同外形、不同尺寸、同用途的双金属及多金属复合材料 .高能束流焊接当前被关注的领域特点前高能束流焊接被关注的主要领域是：能束流设备的大型化 功率大型化及工零件（乃至零件集成）的大型化.型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等.设备的智能化以及加工的柔性化.束流品质的提高及诊断.流、工件、工艺介质相互作用机制的研可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结究.束流的复合 .新材料的焊接应用领域的扩展.2 激光焊接 的最新进展2.1 新型激光器直流板条式（ DCSlab ） CO2激光种激光器被誉为CO2激光器新的里程光束质量极好（ k > 0.8） , 消耗气体/ h ），运行牢靠、免修理，运行费用低，商品型的已达3500W .二极管泵浦的 YAG激光器， 二极管泵浦用近20000 小时，而 LAMP泵浦时， 500 就要更换泵浦灯，该类激光器商品型的已达 5000W.O激光器， 波长 5.3 m ，是 CO2激光发散角也为 CO2激光的一半，同样的条件下， PD 为 CO2的 4 倍 .4）半导体激光器，波长 0.85 ，可用光纤传输，体积小，输出功率已达 3 kW.准分子激光器， 波特长于紫外波段，范351nm ，约是 YAG激光器的 1/5 和 CO2/50 ，单光子能量比大部分分子的化学，能深化材料分子内部进行加工，加工于光化学作用，在非放热效应下进行，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结材料变形微小. 准分子激光器仍可调谐， 功率水平在试验室已达千瓦级 .激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式美国PRCPenn Research Corporation北美最大的快速轴流 CO2激光器制造厂，几年前，用于切割的CO2激光器功率1500 2000W，而近期的主导产品是000W， 6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35mm和 40mm .激光器有三种脉冲方式 . 切割金属板开时，采纳超脉冲可使金属立刻被蒸发而。切割时使用门脉冲可减小热影响区， 窄，切割面光滑度高。采纳超强脉冲 ulse ）焊接反射性极强的Al、Cu 时， 先将材料表面温度上升甚至熔化，以提 激光能量的吸取，使连续波焊接稳固进 表面镀锌材料，超强脉冲的尖峰可将其 利于连续波 激光焊接 的进行。切割时采脉冲，能削减甚至排除挂渣现象 . 不同功激光，用于不同目的时，对光束模式的要求也不同 .2.3 设备的智能化及加工的柔性是对 YAG激光，由于可用光纤传输，给来了极大的便利. 瑞士 LASAG公司的 FLS 固体激光机颇在这方面有代表性. 其主要特点是：机多用，一台激光机同时具有焊接、切孔和剥离（ Laser Ablation）等功能 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结采纳一台激光机可进行多工位（可达6工. 既可进行不同工位的分时加工，也可（多至 6 个）工位的同时加工（能量多工位安排） .纤长度（从激光加工机到工位的距离） 最长可达 60m .开放式的掌握接口，可与 CNC、PLC、PC等直接相连 .具有远距离诊断功能 .2.4 束流的复合主要的是激光 电弧复合（ Laser Arc）. 复合加工时，激光产生的等离子体有的稳固。复合加工可提高加工效率。可性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊增加焊接的稳固性和牢靠性。通常，激是很敏锐的，通过与电弧的复合，就变的简洁而牢靠 .激光 电弧复合主要是激光与TIG、以及GMA通.过激光与电弧的相互影响，一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应 .GAS Metal Arc成本低，使用填丝，缺点是熔深浅、焊速低、工件承担热激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、，但投资高，对工件制备精度要求高， 材料的适应性差.Laser-GMA 的复合效应：电弧增加了对间隙的桥接性（ Abilitybridging ），其缘由有二：一是填充焊可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电弧加热范畴较宽。电弧功率打算焊缝。激光产生的等离子体减小了电弧引燃阻力，使电弧更稳固。激光功率打算了度。更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强 .光 电弧复合在 1970 年就已提出，然的加工直至近几年才显现，这主要得益术以及弧焊设备的进展，特殊是激光功率和电流掌握技术的提高.光电弧复合对焊接效率的提高非常显著 . 于两种效应，一是较高的能量密度导致 焊接速度，工件对流缺失减小。二是两 互作用的叠加效应. 焊接钢时，激光等离电弧更稳固，同时，电弧也进入熔池小 了能量的缺失。焊接铝时，由于叠加效 激光波长无关，其物理机制和特性尚待进一步讨论 .er-TIG Hybrid 可显著增加焊速，约为时的 2 倍。钨极烧损也大大减小，寿命坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相高校弗朗和费激光技术学院研制了种弧复合焊接（ HyDRA Hybrid Welding uble Rapid Arc ），与激光单弧复合焊接速度可增加约三分之一，线能量减小25% .Conventry高校现代连接中心（ Centre ced Joining ）亦有 Laser-plasma复合报导（ PALW Plasma Arc augmented lding ）. 其优点是：提高焊接速度和熔电弧加热，金属温度上升，降低了金属 的反射率，增加了对光能的吸取 . 在小功激光试验基础上，仍要在 12000W CO2激可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结光纤传输的2kWYAG激光器上进行， 并为机器人进行 PALW打基础 .激光、工件与爱护气体相互作用的讨论、工件、爱护气体相互作用与离焦量关在肯定离焦范畴内为深熔焊接，产生显子体，超过肯定的离焦范畴，就为热传导焊接，等离子体的影响比较小 .子体对入射激光具有折射、吸取、散焦蔽作用，这是激光焊接 中的一个重要问题.国A · Poueyo Verwaerde 等诊断了焊接等离子体 . 热电探测器用于记录反光，可见光光电管用于收集等离子体辐多通道光谱仪进行光谱分析。用高速摄录等离子体的图像. 经过分析，得到了电电子密度与工件表面距离的关系以及反射率与等离子体亮度的关系.Stuttgart高校进行了 CO2激光深熔焊焊接等离子体对激光聚焦性影响的讨论. 焦平面上有效功率密度分布的概念，焦率密度减小是由于等离子体对激光吸取 引起，等离子体折射情形取决于等离子 位置和温度。采纳 He-Ar 混合气比采纳体可更有效的抑制等离子体的负面效应 .ut Schmalenstroth等人用 1kW的 Nd： 激光焊接 讨论时，使用的气体有Ar 、以及 Ar + O2、Ar + CO2、Ar + CO2 当的混合气可增加熔深和焊速，降低成本，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结光焊接过程掌握方面，有使用电容传感 和掌握焦点位置报道，其机理是基于传 振荡频率由于焦点变化扰动而不是常数 . 气和爱护气的电离密度和程度变化时， 极和工件之间介质的介电常数发生变化 . illerich博士指出，电离原子和电离分 电常数 的影响可用 Drudench 公式表示.相同的原理，电容传感系统也可用于焊接速度和焊接缺陷的检测与掌握 .O2激光焊接 焊缝质量的磁流体力学掌握国Stuttgart高校的 .Kern 提出加磁接（MSLBWMagnetically Supportedeam Welding），见图 5. 试验说明，这可抑制焊道凸起, 改善焊道顶部质量和焊状，削减飞溅，使熔池上方的等离子体稳固，增加过程的稳固性 . 这个方法的作的方向有关，前提是有电流存在，讨论流除了由母材和熔化金属间的热电压引时仍由凝固的焊缝和熔化金属间的热电压引起 .光焊接熔池动力学的讨论方面，美国田学的V·Semak等将低功率的氩离子激光池上，通过窄带干涉滤色镜除去等离子光，再经光电倍增管，用高速摄影记录形貌. 讨论说明，熔池内的反冲力远远超力和静压力，因而，环绕小孔边缘产生幅的熔化金属凸起. 高的反冲力使熔化金小孔壁离开激光束，而后，表面张力又壁向光束靠近，由于反冲力的脉动性导内，高振幅、低频率的体积振荡，同时熔池开口外形的显著变化，进而影响蒸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结动方向，产生高频的声信号 . 讨论仍表点焊时，在熔池凝固期间，熔池的振荡频率在增加 .光焊接的熔化模型讨论方面，美国验室的J·O Milewski采纳运算机以窄 V 模型，分析了激光能量在其中的传播和 模型较好的说明白在小孔内，光线反射 射角随熔深而增加以及能量被吸取的峰值在小孔底部 .光焊接模拟方面，由于这是一个高阶、具有自由表面的三维问题，因而要精确拟有很多边界条件和参数都必需确定， 拟对结果猜测、工程设计以及物理本质示出的重要作用，相关的讨论始终未中断.2.6 铝合金的 激光焊接激光焊接铝合金的困难主要在于高的反 导热性好，难以达到蒸发温度、难于诱 的势成（特殊是对 Mg含量比较小时）以产愤怒孔. 提高吸取率的措施除了表面化如阳极氧化）、表面镀层、表面涂层等 有用激光TIG、激光 MIG的报道，其DC electrode position DCEP方法由清理作用强和加丝的合金化作用成效较好.近，比利时的 L·Cretteur和法国的 对 6061 铝合金进行了混合气和焊剂的光焊. 在给定的试验条件下说明：70%He、气流方向与焊接方向相反时成效为 对穿透焊接时焊缝背面简洁产生下垂缺75% LiF+25%LiCl 的焊剂，起到了祛除可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结善熔化金属与背面母材的接合，使背面“上翘”效应，在较宽的参数区间内形的焊道. 对 6061 铝合金的焊接说明，焊缝强度可达到母材的90% .2.7 激光熔覆熔覆与其它表面改性方法相比，加热速输入少，变形微小。结合强度高。稀释性层厚度可精确掌握，定域性好、可达性好、生产效率高 .熔覆除用于民品外，英、美等国也已用机发动机Ni 基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修复 .回复引用报告道具 TOP6#发表于 2007-6-6 14:56| 新手如何挣论坛积分，提高权限|只看该作者可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结daviddzj三维资本家帖子3 电子束焊接和等离子弧焊接的最新进展国外电子束焊接进展可归结为：超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子性诊断、束流与物质作用机制讨论以及非真空电子束焊设备及工艺的讨论. 等.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结386在日本，加速电压600kV、功率 300kW的超高压电子束焊机已问世，一次可焊200mm的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结积分6350流量1911316 K注册时间2006-9-28深宽比达 701 .日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的讨论. 在对大厚度板第一次焊接的基础上， 二次填丝来补偿顶部下凹或咬边缺陷。日本采纳双抢实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅良好 .法国研制胜利的双金属和三金属薄带材电子束焊接也颇引人关注.关于非真空电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结接，德国实现了母材为Al Mg0.4 Si1.2的旋转件的填丝焊接，加丝材料为AlMg4.5Mn ，送可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结35m / min，焊接速度高达 60m / min .该讨论在斯图加特高校的25kW电子束焊机上完非真空电子束焊接（ EBW NV）在汽车制造领域始终倍受重视. 例如，手动变速器中同步轮的非真空电子束焊接，生产率已超过500 件/ 小时 .最近，德国和波兰的学者共同研制了真空电子束焊接时安装于真空室中的非接触测温装 量点最小直径 1.8 mm，主要用于陶瓷和硬质合金的钎焊，该装置可排除随机的热流的干扰，度高 .在等离子弧焊接方面，变极性等离子弧焊以及铝合金穿孔等离子立焊是关注点之一4 国内高能束流焊接现状在国内，高能束流焊接越来越引起更多相关人士诸如焊接、物理、激光、材料、机床、等工作者的关注 . 国内在设备水平上，与国外有肯定差距，但在工艺讨论上，水平就较为接近在某些方面仍有自己的特色.4.1 激光焊接在设备生产与讨论上，主要有华工的气体激光加工国家工程中心、电子部11 所的固体国家工程中心、中国大恒激光工程公司、上海团结百超数控激光设备有限公司等，主要生产的 CO2激光设备和 1 千瓦以下的固体 YAG激光设备 .国内对 激光焊接 讨论主要集中在 激光焊接 等离子体形成机理、特性分析、检测、掌握、光焊接 模拟、激光电弧复合热源的应用、激光堆焊、超级钢焊接、水下激光焊接 、宽板激（ Tailored Blank Laser Welding）、填丝激光焊、铝合金激光焊、激光切割质量掌握等.焊接 讨论比较多的主要有华中理工高校、国家产学研激光技术中心、清华高校、哈尔滨焊所、北京航空工艺讨论所、哈尔滨工业高校、西北工业高校等. 清华高校从声和电的角度，分透状态的声信号，提出了激光焊接 等离子体的等效电路及电特性数学模型。在抑制等离子体效应方面，清华高校张旭东、陈武柱等提出了侧吸法。国家产学研激光技术中心的肖荣诗、提出了双层内外圆管吹送异种气体法。西北工业高校的刘金合提出了外加磁场法. 哈尔滨焊引进德国 HAAS公司生产的 2kW Nd：YAG激光发生器，建立了大功率固体激光加工中心，开展为碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等多种材料的大功率固体激光焊接 工艺讨论以及激光电热源焊接技术讨论.4.2 电子束焊接可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结我国自行研制电子束焊机始于60 岁月，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场供应小功率的电子束焊机.近年来，显现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套的引进方式方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时仍能对用户供应较 售后服务 . 北京航空工艺讨论所以此方式为某航空厂实施设备的总体设计和总成，实现了某重的真空电子束焊接。桂林电器科学讨论所也通过这种方式开发了HDGZ-6 型双金属带材高压连续自动焊接生产线，该机加速电压120kV、束流 050mA、电子束功率6kW，带材运行速 15m/min ，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线的几个国家之一. 北京中科电气高技术期为上海通用汽车公司研制胜利自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，70 s内可完面圆焊缝的焊接，并已投入商业化生产.目前，以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿束焊接的主要市场份额。我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平格仅为国外同类产品的1/4 左右，有明显的性能价格比优势.在机理及工艺讨论上，北京航空工艺讨论所、北京航空航天高校、天津高校、上海交通西北工业高校、中国科学电工所、桂林电器科学讨论所、西安航空发动机公司、航天材料及究所、哈尔滨焊接讨论所开展的工作涉及熔池小孔动力学、电子束钎焊、接头疲惫裂纹扩展接头残余应力、填丝焊接、局部真空焊接时的焊缝轨迹示教等.4.3 等离子弧焊接在等离子弧焊设备方面，西北工业高校的李京龙、白钢等开展了脉动等离子喷焊技术研过在工件和喷枪阳极（喷嘴）间接入高频的IGBT 无触点开关，胜利的实现了转移弧和非转移频交替工作，实现了单一电源下的等离子喷焊. 西安交通高校的王雅生等开展了相宜于AI 、合金的变极性等离子弧焊设备的讨论，主弧的正、负半波分别由两台直流电源供电，对工件实现了变极性焊接，它不仅使电弧稳固，而且仍有牢靠的阴极清理作用. 北京航空工艺讨论所脉冲等离子弧焊的“一脉一孔”的工艺讨论。在穿孔等离子弧焊小孔特点及行为检测方面，工业高校、北京航空工艺讨论所以及清华高校分别通过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分测小孔的建立、闭合以及小孔尺寸。天津高校的王惜宝、张文钺分析了等离子弧粉末堆焊时转移弧中的输运行为及其主要影响因素，运算了铁基合金粉末和碳化硼粉末、不同参数下在的输运速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量分布 . 在重要的应用方面，西安航空发动机公司利的电源设备配以进口的等离子焊枪，实现了某航空发动机工艺的改进 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 特种焊接的新进展目前，国内从事爆炸焊接讨论的单位主要有西北有色金属讨论院、大连理工高校、太原团有限公司、大连造船厂、中船总725 所等 . 新近，中南高校出版了由郑远谋编著的“爆炸焊属复合材料及其工程应用”一书，详尽的介绍了爆炸焊接的原理及工艺，全书达152 万太原钢铁集团有限公司钢研所的李国平、王立新等针对爆炸焊接00Cr22Ni5Mo3N + Q3钢复合板的热处理工艺进行了讨论，并已应用于长江三峡水利枢纽工程建设。武钢技术中心 锋开展了爆炸预处理对14MnNiDR低温压力容器用钢焊接冷裂纹敏锐性的影响进行了讨论， 明：爆炸预处理在提高焊接接头韧性的同时，对降低焊接接头冷裂纹敏锐性有显著成效，爆理可免除焊前预热或降低预热温度，为大型焊接结构的施工带来极大便利.ATIG 焊接在输入功率不变的情形下可使熔深显著增加，焊缝截面具有高能束流焊接的在国内，哈尔滨工业高校、北京航空制造工程讨论所、西北工业高校等单位均给与了很大关北京航空制造工程讨论所已开发出了活性焊剂系列产品.洛阳工学院的张柯柯、杨蕴林等对异种钢恒温超塑性固相焊接接头的变形特点进究，结果说明：恒温超塑性固相焊接接头的变形主要表现为应变的时间积存.抚顺石油学院的宋天民等开展了振动埋弧焊对焊件疲惫寿命的影响及其机理究， 明：机械振动焊接可降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织、提高焊件疲惫寿1 次评分人： jianghuamh三维币 + 3点 理由：好资料三维网技术论坛 VIP 会员申请帖回复引用报告道具 TOP定的试验条件下，纵向残余应力降低43 % ，横向残余应力降低25 % ，试样的疲惫寿命提高#梦回唐朝7发表于 2007-6-18 18:08| 新手如何挣论坛积分，提高权限|只看该作者可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三维工人我没有干过 激光焊接 ，只是读过一些这方面的书. 我们的产品要求很高，很多使用电子束焊接可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 次帖子629积分159流量46121 K注册时间2007-5-27但是有些零件批量很大，电子束干起来耽搁工期，因此外协采纳激光焊接 ，速度明显加快， 接在效率上略胜一筹. 目前我明白激光焊机的功率都不是很大，焊接熔深有限（大部分是固可编辑资料 - - - 欢迎下载