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学电焊:焊接新工艺

随着科学技术的发展,越来越多的新的焊接技术、焊接设备和先进的焊接工艺不断被人们发明和利用。焊接技术已成为石油、化工、电力、冶金、交通、电子、国防、民用和各行各业中金属加工的最重要、最基本的方法。焊接已经被广泛用于机构、结构、设备制造与修理的工艺过程中。焊接具有公认的优点,普遍地替代了铸件、铆接件和锻件。这些优点增加了减少金属消耗、降低劳动强度、简化设备结构、缩短制造周期的可能性,大大扩大了焊接工艺操作的机械化能力,开辟了自动化的良好前景。

实际上焊接过程是一种随机的复杂过程,工作状况也十分恶劣。所以在这种情况下利用传统的焊接方法难以实现焊接过程的自动控制。由于现代控制技术的发展,如传感技术、电子技术和计算机控制技术等的出现,才能实现对焊接过程中出现的偏差进行自动校正以及使一个复杂的焊接过程按预定的程序自动进行。

一、激光焊

激光焊是近年发展起来的新技术,它是以高能量密度的激光作为热源、熔化金属形成焊接接头的焊接方法,也就是将具有高功率密度(106~1012W/cm2)的聚焦激光束投在被焊金属上,通过光束和被焊材料的相互作用,光能被材料吸收,最终转变为热能,从而使金属材料熔化的特种焊接方法。

激光焊的特点

激光焊属于高能量密度束流焊接,焊接速度高,线能量小,因而具有焊点小或焊缝窄、热影响区小、焊接变形小、焊缝平整光滑等特点。加之聚焦光束的指向性十分稳定,不受电、磁场及气流的影响,且光束的焦斑位置可预先精确定位,故激光焊特别适合于精密结构件及热敏感器件的装配焊接。

激光焊接设备的造价高,能量转换率低是其不足之处。但凝光焊的高生产率及易于实现生产自动化的优点,在大规膜生产中仍有可能使每件产品的焊接生产成本相对较低。在激光辉与传统焊接方法的生产成本相等或略高的场合,如果激光焊产品能获得更好的技术性能,如更长的使用寿命、良好的产品外观,较少的牌后麦面处理时间等,则采用激光焊仍然是合适的。对于那些非采用数光焊不可的热敏感器件及要求焊接变形极小的精密结构件,焊接生产成本的高低将不再是考虑焊接取舍的决定性因素。

为了提高激光焊的能量利用率及工作效益,目前正在开发电弧强化激光新工艺。激光焊与一般焊接相比较有以下优点。

(1)功率密度高,焊接以熔深方式进行。

(2)激光加热范围小、焊接速度快。

(3)激光焊的焊后残余应力小,变形小。

(4)可焊接多种难熔金属和非金属材料。

(5)由于激光能反射、透射,所以能进行远距离或难以到达部位的焊接。

激光焊已在高科技工业中得到了应用,例如:仅表游丝、打印机的针束、组合齿轮、核反应堆零件以及马口铁食品罐头盒等精密难焊零件的焊接。