機械焊接技術(shù)研究

宋晉軍

長治清華機械廠， 山西長治 046000

21 世紀(jì)以來，科技作為生產(chǎn)力的主要推動者，其影響漸漸波及至機械制造業(yè)中。從而催生出眾多機械制造工藝，在這些工藝中，焊接技術(shù)的發(fā)展最為明顯。

1 機械焊接

焊接是一種金屬加工工藝，它被廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造、汽車制造等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。近年來，隨著科技的進步，新型焊接技術(shù)也不斷發(fā)展和提高。

2 機械焊接技術(shù)

2.1 電子束焊接

電子束焊接首先應(yīng)用在德國，之后逐漸發(fā)展成熟。較之傳統(tǒng)的焊接工藝，它的能量密度更高，并且熱變形較小，應(yīng)用的范圍也較為廣泛。

電子束焊接的工作原理是：用電子槍中聚集的告訴電子束對工件的接縫處進行轟擊，在轟擊的過程中，會發(fā)生機械能的轉(zhuǎn)變，即動能轉(zhuǎn)化為熱能。這樣就產(chǎn)生了焊接所需要的熱源，利用這些熱能，完成焊接工作。

以前，電子束焊接主要被應(yīng)用于國防、軍工工業(yè)中。近些年來，這種焊接技術(shù)開始在民用工業(yè)中推廣使用。比如汽車工業(yè)的齒輪、發(fā)電站的鍋爐等。

2.2 激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)是激光加工技術(shù)中的重要部分，它是一種高能束的熱傳導(dǎo)性技術(shù)。與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，激光焊接技術(shù)更加快捷方便，同時焊接的質(zhì)量和穩(wěn)定性更高，工件產(chǎn)生變形的可能也小，因此被大量投入工業(yè)生產(chǎn)。

激光焊接技術(shù)主要是利用拋物鏡或者凸透鏡匯集周圍的熱量，這時的激光就是一個高溫度的熱源，將其應(yīng)用于工件接縫的表面，能夠起到焊接的作用。根據(jù)工件的不同，激光焊接的方式也有所不同，常用的激光焊接方式是傳導(dǎo)焊接和小孔焊接兩種。

在航天航空工業(yè)中，經(jīng)常會利用激光焊接技術(shù)來進行工件的修復(fù)；在汽車制造領(lǐng)域，激光焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于散熱器、傳動軸等零部件的制造中。隨著激光加工技術(shù)的不斷發(fā)展，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域必然還會擴大。

2.3 攪拌摩擦焊接技術(shù)

攪拌摩擦焊接技術(shù)，顧名思義就是利用摩擦力產(chǎn)生的熱量進行焊接，這就決定了它的使用范圍，即低熔點的金屬焊接。這種焊接技術(shù)的自動化水平更高，接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性更好，并且節(jié)能低碳。

在進行攪拌摩擦焊接過程中，會將一個攪拌針插進焊縫中，利用摩擦力對金屬進行加熱，讓其呈現(xiàn)一種塑性狀態(tài)，同時金屬會形成旋轉(zhuǎn)的空洞，隨著攪拌針的不斷前移，旋轉(zhuǎn)空洞和塑形金屬各自向相反的方向移動，金屬在冷卻之后，焊接的縫隙密度會更高。

攪拌焊接技術(shù)主要用于造船業(yè)、航空航天業(yè)、建筑業(yè)、交通工具等領(lǐng)域。在造船業(yè)中，它主要被用來焊接甲板上、船頭上的部件；在航空航天業(yè)中，飛機的機身、油箱都會用到它；而交通工具領(lǐng)域，火車、高速列車等的車身、交換器等都要用攪拌摩擦焊旱季技術(shù)。

2.4 電渣焊接技術(shù)

電渣焊接技術(shù)是一種利用電阻熱進行焊接的技術(shù)。它能夠一次性焊接鋼材、鐵基金屬等質(zhì)地較厚的工件，同時生產(chǎn)成本也較低，焊接質(zhì)量較高。

電渣焊接技術(shù)依據(jù)的原理是：把電熱組作為一種熱源，用來熔化金屬和木材，之后冷卻凝固，使各金屬原子之間相互連接。常用的電渣焊技術(shù)主要有熔嘴、非熔嘴電渣焊技術(shù)，絲極電渣焊技術(shù)，板級電渣焊技術(shù)等。

電渣焊技術(shù)主要被應(yīng)用于一些特殊的地方或行業(yè)，比如鐵路各個站點的焊接；鼓風(fēng)爐殼等厚壁容器的焊接等等。

2.5 等離子弧焊接技術(shù)

等離子弧焊接技術(shù)是一種基于等離子弧切割工業(yè)的新型焊接技術(shù)。它是一種較為及其精密的焊接技術(shù)。

等離子弧焊接技術(shù)準(zhǔn)確地說應(yīng)該是“壓縮電弧焊接”，它是焊炬將整個電弧進行最大限度的壓縮，促使其中的等離子效應(yīng)加劇，之后電弧就變成了一個具有穩(wěn)定性、單向性的強大射流熱源，溫度高達16000K～33000K，然后可以直接進行金屬的焊接。通常企業(yè)較為常用的等離子弧主要是轉(zhuǎn)移型的和非轉(zhuǎn)移型兩種。

2.6 超聲波焊接技術(shù)

超聲波焊接技術(shù)主要是進行熱塑性塑料制品焊接的高科技技術(shù)，這種技術(shù)焊接出來的塑料制品檔次和質(zhì)地較高，同時生產(chǎn)的成本和效率也就高。

在超聲波進行焊接的過程中，發(fā)生器會釋放出20KHz 或者15KHz 具有高壓性、高頻性的信號，通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以將這種信號轉(zhuǎn)化為一種高頻的機械振動，用于塑料品的工件中。然后通過摩擦力是接口的溫度升高，當(dāng)溫度達到工件的熔點時，工件會自動融化來填充接口處的縫隙。冷卻定型以后，整個焊接工藝就順利完成。

超聲波焊接技術(shù)因為其本身的特性，所以在塑料品加工行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，而在機械類加工工業(yè)中，應(yīng)用較少。

2.7 爆炸焊接技術(shù)

自1944 年Carl 提出爆炸焊接技術(shù)之后，美國、日本、德國等先后對其進行了研究。時至今日，這項技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。

爆炸焊接技術(shù)熱源的主要來源是炸藥爆炸時，產(chǎn)生的強大能量。這種能量能夠是金屬物質(zhì)熔化變形，之后重新進行各個原子之間的組合，冷卻之后增加焊接的穩(wěn)定性。它是一門危險性較高、科技和人員要求也較高的焊接技術(shù)。

爆炸焊接技術(shù)由于在焊接的過程中，需要大量炸藥做引，故而存在著安全隱患。一般的民用企業(yè)因為資金或者技術(shù)的缺乏，安全措施不足，通常不會采用這種技術(shù)。所以爆炸焊接技術(shù)主要應(yīng)用于國防工業(yè)（化工、石油、造船、航空航天）和軍工工業(yè)（軍事、核工業(yè)）等。

2.8 機器人焊接技術(shù)

機器人技術(shù)其實是在焊接自動化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。在20 世紀(jì)末期，首次被應(yīng)用于焊接技術(shù)領(lǐng)域。近年來，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，各企業(yè)訂單量和交易量的不斷增加，生產(chǎn)線不斷擴大，機器焊接技術(shù)已經(jīng)成為自動化焊接領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。

機器人焊接技術(shù)是一種容機械制造、計算機編程、物理力學(xué)等為一體的綜合性學(xué)科。要使用這種技術(shù)，首先要制造符合標(biāo)準(zhǔn)的機器人，通過計算機編程將各種參數(shù)計算后安裝至機器人的“大腦”中。這一系列工作完成之后，機器人可以根據(jù)工作指令來進行焊接。

機器人焊接技術(shù)的發(fā)展至今還不太成熟，故而各種行業(yè)的使用都比較少。

作為加工制造行業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)，焊接技術(shù)和工藝的不斷創(chuàng)新，不僅能夠促進其自身的發(fā)展，也能夠促進整個機械制造行業(yè)的發(fā)展壯大。

[1]曹傳民.焊接新技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].機械管理開發(fā)，2012(4).

[2]胡福志.淺談焊接新技術(shù)及其應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011(7)：50.