關(guān)于現(xiàn)代焊機(jī)技術(shù)的研究

姜振平

[摘 要]焊接技術(shù)水平是一個(gè)國家機(jī)械制造和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。本文主要介紹現(xiàn)階段焊接技術(shù)的現(xiàn)狀，并通過對(duì)各種焊接方法進(jìn)行對(duì)比分析揭示其各自的優(yōu)越性及其應(yīng)用工況，最后對(duì)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

[關(guān)鍵詞]焊接技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0267-01

1 引言

焊接技術(shù)的優(yōu)良程度直接影響著零件或產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，大量新的焊接技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，而這些不同的焊接技術(shù)又表現(xiàn)出不同的工藝特性和應(yīng)用環(huán)境。為了能全面地了解各種焊接技術(shù)的特點(diǎn)，本文對(duì)現(xiàn)有焊接技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了對(duì)比分析、研究，并結(jié)合實(shí)際情況總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，為工程實(shí)際應(yīng)用提供一些參考意見。在此基礎(chǔ)上，探討了焊接技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

2 焊接技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)工業(yè)中常用的焊接技術(shù)主要有下面幾種：

2.1 氣體保護(hù)焊

氣體保護(hù)電弧焊是利用電弧作為熱源，氣體作為保護(hù)介質(zhì)的熔化焊。在焊接過程中，保護(hù)氣體在電弧周圍造成氣體保護(hù)層，將電弧、熔池與空氣隔開，防止有害氣體的影響，并保證電弧穩(wěn)定燃燒。

2.2 埋弧焊

埋弧焊是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用較普通的工藝方法之一。由于焊接熔深大、生產(chǎn)效率高、機(jī)械化程度高、因而適用中厚板長焊縫的焊接。

埋弧焊有自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式，前者焊絲的送進(jìn)和電弧的移動(dòng)均由專用焊接小車完成，后者焊絲送進(jìn)由機(jī)械完成，而電弧的移動(dòng)則由操作者手持移動(dòng)完成，但是由于半自動(dòng)埋弧焊工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，目前國內(nèi)已經(jīng)很少使用。

2.3 電阻焊

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法，屬于壓力焊。電阻焊是一種焊接質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的連接方法，廣泛應(yīng)用于在汽車、航空航天、電子、家用電器等領(lǐng)域。

2.4 螺柱焊接

螺柱焊接主要有儲(chǔ)能式和拉弧式兩種焊接方式。儲(chǔ)能式焊接熔深小，主要應(yīng)用于薄板焊接；拉弧式焊接熔深較大，廣泛用于重工業(yè)生產(chǎn)。無論哪種螺柱焊，總的來說是一種單面焊接，其最主要的優(yōu)勢(shì)是：無需鉆孔、打洞、攻螺紋、粘結(jié)、鉚接等連接方式，即使是在油漆件、瓷釉件、電鍍板、塑料包封件上焊接，也無需對(duì)非焊接面進(jìn)行再次加工，因?yàn)闆]有穿孔，所以螺柱焊接不漏水、漏氣。

2.5 攪拌摩擦焊

1991 年由英國焊接研究所（TWI）開發(fā)出了摩擦攪拌焊接（以下簡稱FSW）技術(shù)，在其后短短的十余年間就被應(yīng)用于鐵道車輛、船舶、飛機(jī)制造業(yè)中，且應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速地?cái)U(kuò)展。原因在于以固相狀態(tài)接合的材料與其他熔融焊接方式相比，因其材料的變形極其微小，也無需修正變形工序或可省略修正變形等工序，所以在制造工藝中它具有明顯減少工時(shí)數(shù)的特點(diǎn)。以往，上述應(yīng)用領(lǐng)域中的主要焊接材料是鋁合金，最近，F(xiàn)SW 技術(shù)也被應(yīng)用于鋁合金以外材料的接合。在攪拌摩擦焊過程中，因?yàn)槠湫D(zhuǎn)棒的旋轉(zhuǎn)方向與前進(jìn)方向的原因，所以接合部的左右是非對(duì)稱的。

2.6 高能束焊接

電子束、等離子束和激光束由于其能量集中，效率較高被俗稱為“三束”，用這“三束”作為熱源對(duì)試件進(jìn)行焊接稱為高能束焊接。等離子束焊接技術(shù)是通氬弧焊技術(shù)發(fā)展起來的，其電弧的產(chǎn)生原理與鎢極氬弧焊的電弧相近，只是在電弧上施加了電磁作用力、機(jī)械作用力和熱作用力進(jìn)行了三力約束作用，使得等離子弧的電弧密度和電弧挺度有了很大的提高，成為高能量焊接技術(shù)。

3 焊接技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

上述焊接方法都是根據(jù)其設(shè)備的原理產(chǎn)生單一熱源對(duì)工件進(jìn)行加熱并實(shí)施焊接。由于它們各自熱源的特性使其在實(shí)際應(yīng)用中各有其優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)上述存在的問題，現(xiàn)在出現(xiàn)了一系列新的焊接技術(shù) 。

3.1 復(fù)合熱源焊接技術(shù)

現(xiàn)在應(yīng)用比較多的復(fù)合技術(shù)就是激光-氬弧復(fù)合焊接技術(shù)，它將激光焊MIG/MAG焊相結(jié)合融合了傳統(tǒng)激光焊工藝和MIG/MAG工藝的優(yōu)點(diǎn)，使獲得更佳的焊接性能成為現(xiàn)實(shí)，而且激光混合焊工藝已經(jīng)成功地用于汽車及零部件制造業(yè)、造船業(yè)、航空航天中。

激光焊和MAG焊的結(jié)合，產(chǎn)生以下綜合效果：

（1） 由于電弧和激光束的相互作用，焊接過程很穩(wěn)定，幾乎不產(chǎn)生飛濺。

（2） 接頭熔合良好。

（3） 由于焊縫熔池小于單純 MAG 電弧的熔池，焊接HAZ區(qū)很小，這就使得接頭變形小，焊后處理簡單。

（4） 焊接時(shí)間縮短。

（5） 節(jié)省焊接過程中焊絲的消耗、縮短焊接工時(shí)，降低生產(chǎn)成本。

3.2 多絲及帶極高速焊接技術(shù)

同單電弧焊接技術(shù)相比，多電弧共熔池焊接技術(shù)是高效化焊接的一種主要方式，具有明顯優(yōu)點(diǎn)。由于多個(gè)電弧共同在一個(gè)熔池上燃燒，不僅提高了總的焊接熱輸入，而且改變了熱量分布的特點(diǎn)，能向熔池及其兩側(cè)面提供充足的液體金屬和熱量。電弧之間的相互熱作用可以降低后續(xù)焊絲的電能輸入，在進(jìn)行高速焊時(shí)能有效避免咬邊等多種缺陷，因而可以大大提高焊接速度和生產(chǎn)效率，得到優(yōu)質(zhì)美觀的焊縫。例如雙絲焊的速度和熔敷效率是單絲焊的3-4倍，三絲焊又是單絲焊的4-5倍以上。

3.3 磁控焊接技術(shù)

磁控焊接技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新型焊接技術(shù)。采用外加磁場控制焊接質(zhì)量，具有附加裝置簡單、投入成本低、效益高、耗能少等特點(diǎn)，引起了焊接工作者的廣泛興趣。外加磁場作用下的焊接技術(shù)改變了電弧焊的電弧形態(tài)，影響母材熔化和焊縫成形，通過電磁攪拌作用，改變焊接熔池液態(tài)金屬結(jié)晶過程中的傳質(zhì)和傳熱過程，從而改變晶粒的結(jié)晶方向，細(xì)化一次組織，減小偏析，提高焊縫的力學(xué)性能，降低氣孔、裂紋等焊接缺陷的敏感性，在國外被稱為“無缺陷焊接”。國內(nèi)的磁控焊接技術(shù)出現(xiàn)較晚，現(xiàn)在還處于研究階段。

4 小結(jié)

本文主要介紹了現(xiàn)階段各種焊接技的發(fā)展現(xiàn)狀，在對(duì)各種焊接方法進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，得出其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后探討了焊接技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

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