機(jī)械焊接技術(shù)分析

黃喚

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，逐漸完善了焊接技術(shù)，在機(jī)械加工行業(yè)領(lǐng)域中越來越廣泛的應(yīng)用各種焊接技術(shù)。焊接技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備的制造、安裝和檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)都有著非常重要的作用。設(shè)備在靜載和動(dòng)載條件下運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以及使用的周期、成本、安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益等問題都是由機(jī)械構(gòu)件焊接質(zhì)量的好壞直接決定的，由此可見在工業(yè)領(lǐng)域中焊接技術(shù)的重要性。所以本文主要對(duì)機(jī)械焊接技術(shù)進(jìn)行了具體的研究和分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械焊接技術(shù)；電子束焊接技術(shù)；超聲波焊接技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）08-0181-02

Abstract：Along with the development of our country's economy and technoloty， the welding technology has been perfected gradually and widely used in the machinery processing industry. Welding technology plays a very important role in the manufacture， installation and maintenance of mechanical equipment. The equipment state under static and dynamic conditions，and the use of the cycle， cost， safety and economic benefit are all directly determined by welding quality of mechanical components，that shows the importance the welding technology in the field of industry. In this paper， the mechanical welding technology is studied and analyzed concretely.

Key Words：Mechanical welding technology； Electron beam welding technology； Ultrasonic welding technology

我國經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展加快了我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展速度，提高了我國機(jī)械制造技術(shù)的水平。在制造機(jī)械的過程中，機(jī)械制造的質(zhì)量是由焊接技術(shù)的好壞直接決定 [1]。

1電子束焊接技術(shù)

1.1電子束焊技術(shù)的特點(diǎn)

德國是最先應(yīng)用電子焊接技術(shù)的國家，之后進(jìn)一步發(fā)展和推廣這一技術(shù)，使其不斷成熟。與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，其具有很高的能量密度，較小的熱變形、能夠精確控制電子束焊接參數(shù)、具有很高的焊接速度以及可以在真空中進(jìn)行焊接等，這些都是電子束焊接技術(shù)具有的特點(diǎn)，因此其具有越來越廣泛的應(yīng)用。

1.2工作原理

用電子槍中聚集的高速電子束轟擊工件的接縫處，在實(shí)際的轟擊過程中，會(huì)轉(zhuǎn)變機(jī)械能，也就是動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能的過程，這樣焊接過程中需要的熱能就會(huì)產(chǎn)生出來，通過對(duì)這些熱能進(jìn)行利用，可以將焊接工作順利的完成。

1.3應(yīng)用

在精密元器件和電子儀表的生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用這一技術(shù)，其不但具有很高的焊接水平，同時(shí)具有很快的焊接速度等優(yōu)勢(shì)，從而可以將封裝焊接、加熱焊接等難題有效的解決。在生物醫(yī)藥行業(yè)中也可以使用電子束焊接技術(shù)，從而為焊接點(diǎn)清潔度的要求提供保障。

2激光焊接技術(shù)

1.1特點(diǎn)

激光加工技術(shù)中重要的部分之一主要是激光環(huán)節(jié)技術(shù)，其是一種高能束的熱傳導(dǎo)技術(shù)。與傳統(tǒng)焊接方法相比，其主要有以下幾方面的特點(diǎn)：（1）具有集中的熱源，對(duì)激光焊接具有很小的熱影響區(qū)，對(duì)于非常精密的零部件也可以焊接，從而降低被焊接工件的收縮和變形。（2）焊縫表面具有很好的質(zhì)量，很高的強(qiáng)度，同時(shí)與其它焊接工藝相比，其具有更快的焊接速度。（3）可以靈活的控制激光束，在任何地方都可以利用光學(xué)鏡片進(jìn)行聚焦。（4）對(duì)異種合金的焊接相比，其更加容易焊接，甚至可以焊接金屬與非金屬。

1.2工作原理

激光焊接技術(shù)主要是將周圍的熱量利用拋物鏡或者凸透鏡匯集起來，這時(shí)高溫度的熱源就是激光[2]。在工件接縫的表面對(duì)其進(jìn)行直接使用，可以達(dá)到焊接的目的。由于不同的工件，所以其會(huì)使用不同的激光焊接技術(shù)，一般傳導(dǎo)焊接和小孔焊接是經(jīng)常使用的兩種激光焊接方式。

1.3應(yīng)用

在航天航空工藝中，激光焊接技術(shù)主要的作用是修復(fù)損壞的工件；在汽車制造領(lǐng)域中，激光焊接技術(shù)主要的作用是制造散熱器和傳動(dòng)軸等零部件。在船舶制造業(yè)中，激光焊接技術(shù)的主要作用是處理焊接過程中的變形和翹曲狀況，同時(shí)可以節(jié)省工作時(shí)間，而且將工作效率大大提高；在生物醫(yī)學(xué)中領(lǐng)域的牙科中主要使用這一技術(shù)，其具有很好的應(yīng)用效果；在電子工業(yè)領(lǐng)域中，主要將這一技術(shù)使用在半導(dǎo)體和集成電路設(shè)備的封裝中，而在研發(fā)真空的器件時(shí)，其發(fā)揮的作用也是非常重要的。

3攪拌摩擦焊接技術(shù)

3.1特點(diǎn)

相對(duì)于普通摩擦焊接技術(shù)和熔焊技術(shù)來說，攪拌摩擦焊接技術(shù)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）不容易熔化被焊材料，將因金屬熔化帶來的復(fù)雜冶金化學(xué)反應(yīng)問題大大減少和消除，同時(shí)對(duì)于具有很大差異性的金屬材料和異種金屬也可以進(jìn)行焊接。（2）可以在同一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)焊接金屬和非金屬。（3）攪拌摩擦焊接接頭所具有的一個(gè)特性是細(xì)化的鍛造組織，在實(shí)際的熔焊過程中，氣孔、裂紋和元素?zé)龘p等冶金缺陷不會(huì)出現(xiàn)。（4）具有很低的焊接溫度，焊縫之間具有很小的凸起和變形。（5）投資設(shè)備的成本比較低、具有很低的焊接耗能、簡(jiǎn)化的焊接過程，從而可以將運(yùn)行費(fèi)用和投資費(fèi)用大大減少。（6）在焊接過程中，煙霧、粉塵、噪聲和各種輻射不會(huì)產(chǎn)生，因此其具有綠色環(huán)保性和較高的性價(jià)比。

3.2工作原理

隨著科學(xué)技術(shù)的斷發(fā)展，普通摩擦焊接技術(shù)逐漸演化成攪拌摩擦焊接技術(shù)，其對(duì)材料摩擦受熱形變和機(jī)械作用力的特點(diǎn)進(jìn)行了充分的應(yīng)用。在實(shí)際的焊接過程中，在被焊工件的待焊部位慢慢的插入旋轉(zhuǎn)著的攪拌頭，其中摩擦熱的現(xiàn)象主要是通過攪拌頭和被焊材料之間的摩擦阻力形成的[3]。材料在摩擦熱的作用下逐漸產(chǎn)生軟化和塑形變形的現(xiàn)象，同時(shí)將形變能釋放出來。沿著焊接坡口的縫隙逐漸向前移動(dòng)攪拌頭，從攪拌頭的前部向后部逐漸轉(zhuǎn)移熱塑化的材料，這樣就會(huì)在攪拌頭軸肩的壓力下，使工件之間永久性連接的目的得以實(shí)現(xiàn)。

3.3應(yīng)用

（1）在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用，攪拌摩擦焊接技術(shù)的接頭強(qiáng)度和焊接質(zhì)量可以為火箭的成功發(fā)射提供保障；在結(jié)構(gòu)件的制造過程中應(yīng)用這一技術(shù)可以縮短制造工期，節(jié)省制造的成本。如在飛機(jī)蒙皮、加強(qiáng)件之間的連接、飛機(jī)壁板和壁板的連接以及外掛燃料箱中都對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。（2）在核能技術(shù)領(lǐng)域中，攪拌摩擦焊接技術(shù)主要應(yīng)用在擠壓和軋制板之間。（3）在交通制造業(yè)中，主要在高速列車、地鐵車廂、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)引擎、逃生工具、成體框架以及車門預(yù)成形結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用攪拌摩擦焊接技術(shù)。（4）在船舶和海洋工業(yè)中，攪拌摩擦焊接技術(shù)應(yīng)用到快艇和游艇的甲板、船用冷凍器、防水隔板等這些部件中。

4等離子弧焊接技術(shù)

4.1特點(diǎn)

等離子電弧的能量密度、溫度和剛直性比較高，相對(duì)于一般的電焊弧技術(shù)相比，其具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）具有很強(qiáng)的熔透能力，可以一次想將8-10mm厚的不銹鋼板在不開坡口和不加填充焊絲的情況下焊透。（2）焊縫質(zhì)量對(duì)弧長沒有敏感的變化，造成這種現(xiàn)象的主要原因是電弧的形態(tài)與圓柱形相似，而且具有很好的挺值度，弧長變化對(duì)加熱斑點(diǎn)面積具有很小的影響，從而使均勻的焊縫形狀容易獲得。（3）等離子電弧具有很高的電離度，而且在具有較低電流的同時(shí)仍然保持穩(wěn)定，因此對(duì)于微型精密零件也可以焊接。

4.2工作原理

準(zhǔn)確的來說等離子弧焊接技術(shù)應(yīng)該是壓縮電弧焊接技術(shù)，其主要是最大程度壓縮焊炬的整個(gè)電弧，加快其中等離子的效應(yīng)，之后電弧就逐漸形成了一個(gè)強(qiáng)大的留熱源，其具有穩(wěn)定性和單向性，當(dāng)其溫度達(dá)到一定的臨界點(diǎn)時(shí)，即16000k-33000k，就可以直接焊接金屬。一般轉(zhuǎn)移型和非轉(zhuǎn)移性是企業(yè)最為常用的等離子弧焊接技術(shù)。

4.3應(yīng)用

等離子弧焊焊接技術(shù)可以應(yīng)用于不銹鋼、鋁和鋁合金、蒙乃爾合金以及鈦和鈦合金中等烏極氬弧焊焊接。而且在航天、航空、核能、電子業(yè)和造船業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用這種焊接技術(shù)。

5超聲波焊接技術(shù)

5.1特點(diǎn)

（1）節(jié)能環(huán)保；（2）不需要裝備散煙散熱的通風(fēng)裝置；（3）具有很低的成本和很高的工作效率；（4）自動(dòng)化生產(chǎn)比較容易實(shí)現(xiàn)；（5）具有很高的焊接強(qiáng)度，焊接的牢固性比較好；（6）焊點(diǎn)比較美觀，可以使無縫焊接的目的得以實(shí)現(xiàn)，而且具有很好的氣密性。

5.2工作原理

在超聲波焊接的過程中，發(fā)生器會(huì)將20KHz或15KHz具有高壓性和高頻性的信號(hào)發(fā)射出來，利用能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將這種信號(hào)轉(zhuǎn)化為一種具有高頻性的機(jī)械振動(dòng)，從而在塑料品的工件中可以進(jìn)行廣泛的使用。接口溫度的升高主要是利用摩擦力來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)溫度與工件的熔點(diǎn)相符合時(shí)，工件就會(huì)自動(dòng)熔化，從而對(duì)接口處的縫隙進(jìn)行填充，在冷卻定型以后，順利的完成整個(gè)焊接工藝。

5.3應(yīng)用

由于超聲波焊接技術(shù)自身具有的特性，其一般廣泛的應(yīng)用在塑料品的加工行業(yè)中，但是卻很少應(yīng)用于機(jī)械類的加工工業(yè)中。

6電渣焊接技術(shù)

6.1特點(diǎn)

電渣焊技術(shù)的焊接主要是利用電阻熱來完成的，其可以將很厚的工件在其沒有開坡口的情況下一次性焊接完成，而且氣孔和夾渣等問題不容易產(chǎn)生，在焊縫金屬化學(xué)成分的調(diào)整過程中具有重要的作用，同時(shí)可以將焊縫金屬中的有害雜質(zhì)降低，所以這一技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)性和高效性。

6.2工作原理

這一焊接技術(shù)中的熱源主要是電熱阻，通過對(duì)熱源進(jìn)行應(yīng)用，將金屬和木材進(jìn)行熔化，之后進(jìn)行冷卻和凝固，從而使各個(gè)金屬原子之間的連接得以完成。其中熔嘴、非熔嘴電渣焊技術(shù)、板極電渣焊技術(shù)以及絲級(jí)電渣焊技術(shù)是經(jīng)常使用的電渣焊技術(shù)。

6.3應(yīng)用

鐵路各個(gè)站點(diǎn)的焊接、鼓風(fēng)爐殼等厚壁容器的焊接等，這些具有特殊性的地方或者行業(yè)會(huì)廣泛的應(yīng)用電渣焊技術(shù)。

7結(jié)論

由此可見，工程機(jī)械制造中的重要技術(shù)之一主要是焊接技術(shù)，從被發(fā)現(xiàn)以后，許多最新學(xué)科的發(fā)展都對(duì)其具有一定的影響和指導(dǎo)作用，而且在新材料和新技術(shù)的應(yīng)用過程中，使焊接的新工藝也在不斷的增加，而且逐漸從手工焊過渡到自動(dòng)焊和智能化。隨著不斷研究和應(yīng)用自動(dòng)化焊接技術(shù)以及新焊接工藝技術(shù)，工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)的制造水平將會(huì)進(jìn)一步提高和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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