論我國高能束流焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

【摘要】新世紀(jì)以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)、新模式也不斷的涌現(xiàn)了出來，成為整個社會發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。焊接技術(shù)作為目前社會制造領(lǐng)域中最為常見的技術(shù)措施之一，其應(yīng)用范圍不斷增加，工作進(jìn)度日益提高，已成為整個工作中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和模式。但是就目前的工作中，很少有人在工作中去注重焊接工程的工作過程和工作模式，其何時開始，又在何時結(jié)束都很少受到人們的重視。本文就高能束流焊接技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，著重強(qiáng)調(diào)和探索了其未來發(fā)展要求。

【關(guān)鍵詞】高能束流焊接技術(shù)；焊接；機(jī)械生產(chǎn)

目前的社會發(fā)展中，焊接技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注與重視，已成為整個工程中值得我們關(guān)注與重視的話題。尤其是在新世紀(jì)以來，隨著信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)和管理技術(shù)的不斷應(yīng)用，焊接技術(shù)也得到了人們的關(guān)注與重視，成為現(xiàn)代化社會發(fā)展中最受人們關(guān)注和青睞的一個話題。高能束流焊接技術(shù)作為目前焊接工作中最為常見的一種新型技術(shù)措施和技術(shù)方法，在社會發(fā)展的現(xiàn)階段越來越受到人們的關(guān)注與重視。

一、高能束流焊接技術(shù)概述

高能束流加工技術(shù)是目前焊接工程中最為常見的一部分，其在應(yīng)用的過程中包含了各種以激光束、電子束、離子弧等人員結(jié)構(gòu)為主的綜合性結(jié)構(gòu)材料和工作模式，也是現(xiàn)代化機(jī)械加工制造領(lǐng)域中最為常見的一種生產(chǎn)模式和工作體系。在現(xiàn)代化機(jī)械制造的工程中，高能束流焊（或高能密度焊）是指焊接功率密度比通常的氬弧焊（TIG、MIG）或CO2氣體保護(hù)焊高的一類焊接方法。嚴(yán)格地講，焊接能量和焊接功率密度是2個不同的概念，但二者具有相關(guān)性。習(xí)慣上，高能密度焊常被認(rèn)為是高功率密度焊（功率密度大于105W/cm2），如電子束焊、激光焊、等離子弧焊等。

二、我國焊接技術(shù)現(xiàn)狀與高能束流焊接的應(yīng)用領(lǐng)域

1、我國焊接技術(shù)現(xiàn)狀

在目前的社會發(fā)展中，我國逐漸實現(xiàn)了焊接新技術(shù)發(fā)展要求。自從上個世紀(jì)八十年代起，我國工作人員就逐漸開始將信息技術(shù)應(yīng)用在焊接行業(yè)之中，也促使了焊接系統(tǒng)化和新技術(shù)的實現(xiàn)。在現(xiàn)代化社會發(fā)展中，各種工程技術(shù)和先進(jìn)理論的不斷實現(xiàn)為新技術(shù)的發(fā)展提供了理論依據(jù)，也為工程項目的全部處理與總結(jié)提供了相關(guān)的理論依據(jù)和技術(shù)支持平臺。尤其是在近年來，隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的日益普及和廣泛，其為焊接工藝、焊接跟蹤和焊接技術(shù)方面提出了全面系統(tǒng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)平臺，也為現(xiàn)代化社會的發(fā)展提供了良好的歷史依據(jù)和理論平臺，成為現(xiàn)代化社會發(fā)展中一項不可缺少的部分，更是目前國際水平和國家評獎制度的核心環(huán)節(jié)。

就目前現(xiàn)代化社會發(fā)展而言，國內(nèi)自上個世紀(jì)八十年代就開始選用了焊接熱彈塑性理論的研究，尤其是在新世紀(jì)以來，隨著各種新技術(shù)、新概念和新理論的出現(xiàn)，使得我們在工作的過程中從多個方面都實現(xiàn)了研究要求和基礎(chǔ)動力模式，就目前的管理和完善處置提出了系統(tǒng)而又全面的工作標(biāo)準(zhǔn)，也促使了計算機(jī)和新技術(shù)在焊接行業(yè)的應(yīng)用成為可能。

2、當(dāng)前高能束流焊接技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前高能束流焊接被關(guān)注的主要領(lǐng)域是：

⑴高能束流設(shè)備的大型化—功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。⑵新型設(shè)備的研制，諸如，脈沖工作方式以及短波長激光器等。⑶設(shè)備的智能化以及加工的柔性化。⑷束流品質(zhì)的提高及診斷。⑸束流、工件、工藝介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究。（6）新材料的焊接

三、關(guān)于電子束焊接和等離子弧焊接的最新進(jìn)展

國外電子束焊接發(fā)展可歸結(jié)為：超高能密度裝置研制、設(shè)備智能化柔性化、電子束流特性診斷、束流與物質(zhì)作用機(jī)制研究以及非真空電子束焊設(shè)備及工藝的研究等。

在日本，加速電壓600kV、功率300kW的超高壓電子束焊機(jī)已問世，一次可焊200mm的不銹鋼，深寬比達(dá)70∶1。

日、俄、德開展了雙槍及填絲電子束焊技術(shù)的研究。在對大厚度板第一次焊接的基礎(chǔ)上，通過第二次填絲來彌補(bǔ)頂部下凹或咬邊缺陷；日本采用雙搶實現(xiàn)了薄板的超高速焊接，反面無飛濺，成形良好。

四、我國高能束流焊接現(xiàn)狀

在國內(nèi)，高能束流焊接越來越引起更多相關(guān)人士諸如焊接、物理、激光、材料、機(jī)床、計算機(jī)等工作者的關(guān)注。國內(nèi)在設(shè)備水平上，與國外有一定差距，但在工藝研究上，水平則較為接近，甚至在某些方面還有自己的特色。

1、激光焊接

在設(shè)備生產(chǎn)與研究上，主要有華工的氣體激光加工國家工程中心、電子部11所的固體激光加工國家工程中心、中國大恒激光工程公司、上海團(tuán)結(jié)百超數(shù)控激光設(shè)備有限公司等，主要生產(chǎn)千瓦級的CO2激光設(shè)備和1千瓦以下的固體YAG激光設(shè)備。

國內(nèi)對激光焊接研究主要集中在激光焊接等離子體形成機(jī)理、特性分析、檢測、控制、深熔激光焊接模擬、激光—電弧復(fù)合熱源的應(yīng)用、激光堆焊、超級鋼焊接、水下激光焊接、寬板激光拼焊（Tailored Blank Laser Welding）、填絲激光焊、鋁合金激光焊、激光切割質(zhì)量控制等。從事激光焊接研究比較多的主要有華中理工大學(xué)、國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心、清華大學(xué)、哈爾濱焊接研究所、北京航空工藝研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等。

2、電子束焊接

我國自行研制電子束焊機(jī)始于60年代，至今已研制生產(chǎn)出不同類型和功能的電子束焊機(jī)上百臺，并形成了一支研制生產(chǎn)的技術(shù)隊伍，能為國內(nèi)市場提供小功率的電子束焊機(jī)。

近年來，出現(xiàn)了關(guān)鍵部件（電子槍，高壓電源等）引進(jìn)、其它部件國內(nèi)配套的引進(jìn)方式，這種方式的優(yōu)點是：設(shè)備既保持了較高的技術(shù)水平，又能大大降低成本，同時還能對用戶提供較完善的售后服務(wù)。北京航空工藝研究所以此方式為某航空廠實施設(shè)備的總體設(shè)計和總成，實現(xiàn)了某重要構(gòu)件的真空電子束焊接；桂林電器科學(xué)研究所也通過這種方式開發(fā)了HDG（Z）-6型雙金屬帶材高壓電子束連續(xù)自動焊接生產(chǎn)線，該機(jī)加速電壓120kV、束流0～50mA、電子束功率6kW，帶材運(yùn)行速度0～15m/min，從而使我國擠身于世界上能生產(chǎn)這種生產(chǎn)線的幾個國家之一。北京中科電氣高技術(shù)公司近期為上海通用汽車公司研制成功自動變速車液力扭變器渦輪組件電子束焊機(jī)，70s內(nèi)可完成兩條端面圓焊縫的焊接，并已投入商業(yè)化生產(chǎn)。

目前，以科學(xué)院電工所的EBW系列為代表的汽車齒輪專用電子束焊機(jī)占據(jù)了國內(nèi)汽車齒輪電子束焊接的主要市場份額；我國的中小功率電子束焊機(jī)已接近或趕上國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而價格僅為國外同類產(chǎn)品的1/4左右，有明顯的性能價格比優(yōu)勢。

在機(jī)理及工藝研究上，北京航空工藝研究所、北京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)電工所、桂林電器科學(xué)研究所、西安航空發(fā)動機(jī)公司、航天材料及工藝研究所、哈爾濱焊接研究所開展的工作涉及熔池小孔動力學(xué)、電子束釬焊、接頭疲勞裂紋擴(kuò)展行為、接頭殘余應(yīng)力、填絲焊接、局部真空焊接時的焊縫軌跡示教等。

五、結(jié)束語

高能束流焊接技術(shù)的研究與探索是企業(yè)信息化的一部分，但也涉及面很廣，上面只從幾個方面做了簡要地介紹。焊接學(xué)會計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)不斷地推動信息技術(shù)在焊接中的應(yīng)用，我們應(yīng)該繼續(xù)完善和促進(jìn)焊接生產(chǎn)和研究的高能束流技術(shù)的研究要點，從而使得其在工作中能夠迎接新世紀(jì)的挑戰(zhàn)。