焊接新技术汇编

磨界之神

焊接新技术汇编 6 L+ s' h- w5 ]$ H& A% A' k% ?. J一、真空电弧焊接技术 3 r. X* ] n$ F 4 p# x) M- @ V5 T2 X3 Y( O9 ?6 z 它是可以对不锈钢、钛合金和高温合金等金属进行熔化焊及对小试件进行快速高效的局部加热钎焊的最新技术。该技术由俄罗斯发明，并迅速应用在航空发动机的焊接中。使用真空电弧进行涡轮叶片的修复、钛合金气瓶的焊接，可以有效地解决材料氧化、软化、热裂、抗氧化性能降低等问题。 - J0 h. P: E$ I4 P9 S 0 c" W+ f: O g$ ?& q9 g 二、窄间隙熔化极气体保护电弧焊技术 ' {5 b; A9 {& [/ r6 M" Y 它具有比其他窄间隙焊接工艺更多的优势，在任意位置都能得到高质量的焊缝，且具有节能、焊接成本低、生产效率高、适用范围广等特点。利用表面张力过渡技术进行熔化极气体保护电弧焊表明，该技术必将进一步促进熔化极气体保护电弧焊在窄间隙焊接的应用。 ; ^, b3 I% Z8 K+ ~" e: i. Y: ^ 三、激光填料焊接 & B. Q5 o9 a6 D$ G( Z9 \ 是指在焊缝中预先填入特定焊接材料后用激光照射熔化或在激光照射的同时填入焊接材料以形成焊接接头的方法。广义的激光填料焊接应该包括两类：激光对焊与激光熔覆。其中，激光熔覆是利用激光在工件表面熔覆一层金属、陶瓷或其它材料，以改善材料表面性能的一种工艺。激光填料焊接技术主要应用于异种材料焊接、有色及特种材料焊接和大型结构钢件焊接等激光直接对焊不能胜任的领域。 四、高速焊接技术 ) C# U& ~& _6 a1 ^, c$ U 4 g/ F9 O- E, P 它使MIG／MAG的焊接生产率成倍增长，它包括快速电弧技术和快速熔化技术。由于采用的焊接电流大，所以熔深大，一般不会产生未焊透和熔合不良等缺陷，焊缝成形良好，焊缝金属与母材过渡平滑，有利于提高疲劳强度。 1 k1 J1 `1 o0 R: F* r4 J. @( | 五、搅拌摩擦焊（FSW） 3 b3 r, o: S# f( ]7 _; ]1 a8 H% A) Z 1991年FSW技术由英国焊接研究所发明，作为一种固相连接手段，它克服了熔焊的诸如气孔、裂纹、变形等缺陷，更使以往通过传统熔焊手段无法实现焊接的材料可以采用FSW实现焊接，被誉为“继激光焊后又一革命性的焊接技术”。 FSW主要由搅拌头的摩擦热和机械挤压的联合作用下形成接头，其主要原理和特点是：焊接时旋转的搅拌头缓缓进入焊缝，在与工件表面接触时通过摩擦生热使周围的一层金属塑性化。同时，搅拌头沿焊接方向移动形成焊缝。 作为一种固相连接手段，FSW除了可以焊接用普通熔焊方法难以焊接的材料外（例如可以实现用熔焊难以保证质量的裂纹敏感性强的7000、2000系列铝合金的高质量连接），FSW还具有温度低，变形小、接头力学性能好(包括疲劳、拉伸、弯曲)，不产生类似熔焊接头的铸造组织缺陷，并且其组织由于塑性流动而细化、焊接变形小、焊前及焊后处理简单、能够进行全位置的焊接、适应性好，效率高、操作简单、环境保护好等优点。 & ]. _/ A0 R& T% J ]. F 尤其值得指出的是，搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的优点，诸如：不需要填丝、保护气（对于铝合金）、可以允许有薄的氧化膜、对于批量生产，不需要进行打磨、刮擦之类的表面处理非损耗的工具头、一个典型的工具头就可以用来焊接6000系列的铝合金达1000米等。 ' d& C9 h1 R0 F' X; b0 e3 a: ^ 六、激光－电弧复合热源焊接（Laser Arc Hybrid） Laser Arc Hybrid在1970年就已提出，然而，稳定的加工直至近几年才出现，这主要得益于激光技术以及弧焊设备的发展，尤其是激光功率和电流控制技术的提高。复合焊接时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合焊接可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。激光 — 电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及MAG。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。MAG成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。 Laser-MAG的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度，工件对流损失减小；二是两热源相互作用的叠加效应。焊接钢时，激光等离子体使电弧更稳定，同时，电弧也进入熔池小孔，减小了能量的损失；焊接铝时，由于叠加效应几乎与激光波长无关，其物理机制和特性尚待进一步研究。 Laser-TIG Hybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小，焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了—种激光双弧复合焊接（HyDRA－Hybrid Welding With Double Rapid Arc），与激光单弧复合焊相比，焊接速度可增加约三分之一，线能量减小25% 。