其它焊接方法第一節(jié)電渣焊(ESW)ppt課件

1、一、定義 電渣焊Electroslag Welding利用電流經(jīng)過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱為熱源的熔化焊接方法。三、電渣焊的特點(diǎn)三、電渣焊的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可不開坡口焊厚大件且效率高、本錢低；可不開坡口焊厚大件且效率高、本錢低； 焊縫成分易調(diào)整且少氣孔和夾渣焊縫成分易調(diào)整且少氣孔和夾渣 缺陷：缺陷： 接頭沖擊韌性低；接頭沖擊韌性低； 不適用于薄板和短縫；不適用于薄板和短縫； 假設(shè)中途停頓，那么恢復(fù)焊接費(fèi)事。假設(shè)中途停頓，那么恢復(fù)焊接費(fèi)事。二、電渣焊的過程二、電渣焊的過程P197焊前預(yù)備造渣焊接收焊前預(yù)備造渣焊接收尾尾四、電渣焊的運(yùn)用四、電渣焊的運(yùn)用 資料：碳素鋼、合金鋼、鑄鐵冒口補(bǔ)焊接頭方式

2、：對接、角接板厚及焊接位置：厚大件垂直 位置立焊 構(gòu)造：厚壁板對接及梁、柱等絲極電渣焊絲極電渣焊electroslag welding with wire electrodeelectroslag welding with wire electrode五、電渣焊的分類五、電渣焊的分類適宜于環(huán)焊縫焊接和高碳鋼、合金鋼對接及形接頭的焊接，適宜于環(huán)焊縫焊接和高碳鋼、合金鋼對接及形接頭的焊接，常用于焊接厚度為常用于焊接厚度為40-50mm40-50mm和焊縫較長的工件普通的對接焊和焊縫較長的工件普通的對接焊 縫、形焊縫中較少用縫、形焊縫中較少用用焊絲作電極，送絲機(jī)用焊絲作電極，送絲機(jī) 構(gòu)隨渣池一同提升

3、；構(gòu)隨渣池一同提升；厚板可用多根焊絲并加擺動(dòng)；厚板可用多根焊絲并加擺動(dòng)；工藝、設(shè)備及操作較復(fù)雜；工藝、設(shè)備及操作較復(fù)雜；焊后易產(chǎn)生角變形。焊后易產(chǎn)生角變形。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 適用范圍：適用范圍：板極電渣焊板極電渣焊(electroslag welding with plate (electroslag welding with plate electrode electrode 特點(diǎn)特點(diǎn): :用板條作電極用板條作電極; ; 可用多板極可用多板極( (無須擺動(dòng)無須擺動(dòng)); ); 板極送進(jìn)設(shè)備高大且板件板極送進(jìn)設(shè)備高大且板件/ /工件容易短路工件容易短路( (板極普通不應(yīng)超板極普通不應(yīng)超 過焊縫長度的

4、過焊縫長度的4-54-5倍倍); ); 操作復(fù)雜。操作復(fù)雜。運(yùn)用運(yùn)用: :焊材的來源靈敏，尤適于不宜拉拔成焊絲的合金鋼資料的焊焊材的來源靈敏，尤適于不宜拉拔成焊絲的合金鋼資料的焊接和堆焊；設(shè)備、工藝簡單。較適用于大斷面短焊縫的焊接，目前接和堆焊；設(shè)備、工藝簡單。較適用于大斷面短焊縫的焊接，目前多用于模具鋼的堆焊、軋輥的堆焊等多用于模具鋼的堆焊、軋輥的堆焊等( (普通不用于普通資料的焊接普通不用于普通資料的焊接) )。 特點(diǎn)：以焊絲和熔嘴作填充資料焊絲作電極；特點(diǎn)：以焊絲和熔嘴作填充資料焊絲作電極； 可以采用多個(gè)熔嘴可以采用多個(gè)熔嘴( (固定不擺動(dòng)固定不擺動(dòng)) )； 填充效率高；填充效率高； 設(shè)

5、備簡單、操作方便；設(shè)備簡單、操作方便； 可以焊接不規(guī)那么形可以焊接不規(guī)那么形 狀的焊縫。狀的焊縫。 熔嘴電渣焊electroslag welding with onsumable nozzle運(yùn)用：對接焊縫和形焊縫的主要焊接方法，用于梁體等復(fù)雜構(gòu)運(yùn)用：對接焊縫和形焊縫的主要焊接方法，用于梁體等復(fù)雜構(gòu)造的焊接和大截面構(gòu)造的焊接，同時(shí)運(yùn)用于曲線及曲面焊縫如造的焊接和大截面構(gòu)造的焊接，同時(shí)運(yùn)用于曲線及曲面焊縫如船舶的艉柱等的焊接。船舶的艉柱等的焊接。 管極電渣焊管極電渣焊electroslagelectroslag welding with tube welding with tube electr

6、odeelectrode 熔嘴電渣焊的特殊方式特點(diǎn)：以焊絲和管狀熔嘴作電極；特點(diǎn)：以焊絲和管狀熔嘴作電極； 管極外表可涂涂料藥皮；管極外表可涂涂料藥皮； 可減少裝配間隙，節(jié)省焊材、可減少裝配間隙，節(jié)省焊材、 提高效率；提高效率； 可經(jīng)過涂料向焊縫摻合金。可經(jīng)過涂料向焊縫摻合金。 運(yùn)用：多用于中等厚度約運(yùn)用：多用于中等厚度約202060mm60mm 的工件及曲線焊縫的焊接的工件及曲線焊縫的焊接 電渣焊設(shè)備組成如圖電渣焊設(shè)備組成如圖第二節(jié)螺柱焊 定義：將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固件焊到工件上的定義：將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固件焊到工件上的 方法統(tǒng)稱螺柱焊方法統(tǒng)稱螺柱焊7878?？梢越?jīng)過電阻焊

7、、摩擦焊、爆炸焊等多種焊接方法實(shí)現(xiàn)螺柱焊接?？梢越?jīng)過電阻焊、摩擦焊、爆炸焊等多種焊接方法實(shí)現(xiàn)螺柱焊接。實(shí)踐消費(fèi)中運(yùn)用較多的是電弧法螺柱焊實(shí)踐消費(fèi)中運(yùn)用較多的是電弧法螺柱焊(Stud arc welding)(Stud arc welding)。 與普通的電弧焊相比，螺柱焊焊接時(shí)間短(通常小于秒)、對母熱輸入小，因此焊縫和熱影響區(qū)小，焊件變形小、消費(fèi)率高。 熔深淺，焊接過程不會(huì)對工件反面呵斥損害，焊后無須清理。 與螺紋擰入的螺柱相比所需母材厚度小，因此節(jié)省資料，還可以減少銜接部件所需的機(jī)械加工，本錢低。 易于將螺柱與薄件銜接且焊接帶鍍涂層的工件時(shí)易于保證質(zhì)量。 一、螺柱焊的特點(diǎn)、運(yùn)用和分類一、螺

8、柱焊的特點(diǎn)、運(yùn)用和分類 螺柱焊的特點(diǎn)螺柱焊的特點(diǎn) 與其它焊接方法相比，可使緊固件之間的間距到達(dá)最小，對于需防滲漏的螺柱銜接，容易保證密封性要求。 與焊條電弧焊相比，所用設(shè)備輕便且便于操作，焊接過程簡單。 易于全位置焊接。 對于易淬硬金屬，容易在焊縫和熱影響區(qū)構(gòu)成淬硬組織，接頭延性較差。 螺柱焊是焊接緊固件的一種快速方法，不僅效率高，而且可以經(jīng)過公用設(shè)備對接頭質(zhì)量進(jìn)展有效的控制，可以得到全斷面熔合的焊接接頭，保證接頭良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和接頭強(qiáng)度，在緊固件固定于工件上可以替代鉚接或鉆孔螺絲緊固、焊條電弧焊、電阻焊、釬焊等。它可以焊接低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、有色金屬以及帶鍍涂層的金屬等，廣泛運(yùn)用

9、于汽車、儀表、造船、機(jī)車、航空、機(jī)械、鍋爐、化工設(shè)備、變壓器及大型建筑構(gòu)造等行業(yè)。 定義：螺柱焊的運(yùn)用定義：螺柱焊的運(yùn)用電弧法螺柱焊根據(jù)所用焊接電源和接頭構(gòu)成過程的差別通?？煞譃殡娀÷葜敢卜Q作規(guī)范螺柱焊、電容儲(chǔ)能螺柱焊也稱作電容放電螺柱焊以及短周期螺柱焊也稱作短時(shí)間螺柱焊三種根本方式。電弧螺柱焊普通用直流電源；幾乎可焊各種尺寸和方式的螺電弧螺柱焊普通用直流電源；幾乎可焊各種尺寸和方式的螺柱，包括軟鋼、不銹鋼和鋁，但螺柱應(yīng)有為螺柱焊接而專門柱，包括軟鋼、不銹鋼和鋁，但螺柱應(yīng)有為螺柱焊接而專門設(shè)計(jì)的尖端；用于大于設(shè)計(jì)的尖端；用于大于5mm5mm的螺柱及焊厚重的板材，而且需求用的螺柱及焊厚重的板材

10、，而且需求用陶瓷套圈，但受接頭清理情況的影響較??；同樣的銜接強(qiáng)度的前陶瓷套圈，但受接頭清理情況的影響較??；同樣的銜接強(qiáng)度的前提下耗費(fèi)更少的熔化金屬。提下耗費(fèi)更少的熔化金屬。電容放電螺柱焊是一種半自動(dòng)的電弧焊方法，可在幾個(gè)毫秒電容放電螺柱焊是一種半自動(dòng)的電弧焊方法，可在幾個(gè)毫秒內(nèi)把小型螺柱小于等于內(nèi)把小型螺柱小于等于8mm8mm焊到特別薄的板材上而無變形、焊到特別薄的板材上而無變形、燒穿或變色；可以焊接異種金屬。燒穿或變色；可以焊接異種金屬。 螺柱焊的分類螺柱焊的分類電弧螺柱焊焊接過程：將待焊螺柱裝入焊槍夾頭，并將陶瓷維護(hù)圈裝入瓷圈夾頭中。首先在螺柱與工件間引燃電弧，使螺柱端面和相應(yīng)的工件外表被

11、加熱到熔化形狀，到達(dá)適宜的溫度時(shí)，將螺柱擠壓到熔池中，使兩者交融構(gòu)成焊縫。電弧螺柱焊靠預(yù)先加在螺柱引弧端的焊劑或陶瓷圈來維護(hù)熔融金屬。電弧螺柱焊的電弧放電是繼續(xù)而穩(wěn)定的電弧過程，焊接電流不經(jīng)過調(diào)制，焊接過程中焊接電流根本上是恒定的，其電源普通是普通的直流或逆變電源。電弧螺柱焊的焊接設(shè)備由焊接電源、控制系統(tǒng)和焊槍三大部電弧螺柱焊的焊接設(shè)備由焊接電源、控制系統(tǒng)和焊槍三大部分組成。常用下降外特性直流電源，但電源容量比焊條電弧焊分組成。常用下降外特性直流電源，但電源容量比焊條電弧焊電源要大得多，同時(shí)要求有較高的空載電壓。小直徑螺柱焊也電源要大得多，同時(shí)要求有較高的空載電壓。小直徑螺柱焊也可以采用焊條電

12、弧焊的電源。可以采用焊條電弧焊的電源。焊槍是螺柱焊設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有手提式與固定式。焊槍是螺柱焊設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有手提式與固定式。手提式運(yùn)用較為普遍與方便，固定式是為特定產(chǎn)品專門設(shè)計(jì)手提式運(yùn)用較為普遍與方便，固定式是為特定產(chǎn)品專門設(shè)計(jì)且固定在支架上，在一定工位上完成螺柱焊接。且固定在支架上，在一定工位上完成螺柱焊接。兩種焊槍的任務(wù)原理一樣。兩種焊槍的任務(wù)原理一樣。電容儲(chǔ)能螺柱焊電容儲(chǔ)能螺柱焊電容儲(chǔ)能螺柱焊的供電電源是電容器組。電容器在螺柱端部與電容儲(chǔ)能螺柱焊的供電電源是電容器組。電容器在螺柱端部與工件外表間的放電過程是不穩(wěn)定的電弧過程，電弧電壓和電流每工件外表間的放電過程是不穩(wěn)定的電弧過程，電

13、弧電壓和電流每瞬時(shí)都在變化，焊接過程是不可控的。瞬時(shí)都在變化，焊接過程是不可控的。根據(jù)引弧方式，電容儲(chǔ)能螺柱焊可以分為預(yù)接觸式、預(yù)留間隙根據(jù)引弧方式，電容儲(chǔ)能螺柱焊可以分為預(yù)接觸式、預(yù)留間隙式及拉弧式三種方法。式及拉弧式三種方法。1 1預(yù)接觸式預(yù)接觸式 預(yù)接觸式也叫接觸引弧式。這種方法必需在螺柱法蘭端部預(yù)加預(yù)接觸式也叫接觸引弧式。這種方法必需在螺柱法蘭端部預(yù)加工出一個(gè)凸臺(tái)。其過程如以下圖。工出一個(gè)凸臺(tái)。其過程如以下圖。2、預(yù)留間隙式 預(yù)留間隙式也叫直沖式。這種方法運(yùn)用的螺柱與預(yù)接觸式電容儲(chǔ)能螺柱焊所運(yùn)用的螺柱外形一樣，均帶法蘭凸臺(tái)，但在電容器組儲(chǔ)存的能量特別大的條件下(100kf)也可以焊法蘭

14、端部為168的近似平頭釘。其過程如以下圖： 3拉弧式 拉弧式電容儲(chǔ)能螺柱焊原理與電弧螺柱焊類似，但焊接時(shí)的電弧由先導(dǎo)電弧與焊接電弧兩部分組成。先導(dǎo)電弧由整流電源供電，焊接電弧由電容器組供電，所以這種方法既可以歸類于電容儲(chǔ)能螺柱焊又可歸類于短周期螺柱焊，焊接過程同預(yù)接觸式電容儲(chǔ)能螺柱焊類似。其過程如以下圖：拉弧式螺柱焊短周期螺柱焊短周期螺柱焊 短周期螺柱焊可看作普通電弧螺柱焊的一種特殊方式短周期螺柱焊可看作普通電弧螺柱焊的一種特殊方式, ,但由于二者焊接接頭構(gòu)成的本質(zhì)不同，所以單獨(dú)分類成一但由于二者焊接接頭構(gòu)成的本質(zhì)不同，所以單獨(dú)分類成一種方法。焊接過程也是由短路提升種方法。焊接過程也是由短路提

15、升焊接一落釘一有電頂焊接一落釘一有電頂鍛等幾個(gè)過程組成，但焊接時(shí)間只需電弧螺柱焊的非常之鍛等幾個(gè)過程組成，但焊接時(shí)間只需電弧螺柱焊的非常之一到幾非常之一，所以叫短周期或短時(shí)間螺柱焊。短周期一到幾非常之一，所以叫短周期或短時(shí)間螺柱焊。短周期螺柱焊中作為熱源的電弧是穩(wěn)定熄滅的，不像電容儲(chǔ)能螺螺柱焊中作為熱源的電弧是穩(wěn)定熄滅的，不像電容儲(chǔ)能螺柱焊的電弧瞬時(shí)都在變化，但電弧電流經(jīng)過了波形調(diào)制。柱焊的電弧瞬時(shí)都在變化，但電弧電流經(jīng)過了波形調(diào)制。 短周期螺柱焊的焊接過程如下短周期螺柱焊的焊接過程如下: : 螺柱落下，與工件定位短路。啟動(dòng)焊槍開關(guān)，螺柱與工螺柱落下，與工件定位短路。啟動(dòng)焊槍開關(guān)，螺柱與工件間

16、通電。件間通電。 螺柱提升，引燃小電弧，清掃螺柱端部與工件外表。螺柱提升，引燃小電弧，清掃螺柱端部與工件外表。 延時(shí)數(shù)十毫秒后大電流自動(dòng)接通，焊接電弧產(chǎn)生，使工延時(shí)數(shù)十毫秒后大電流自動(dòng)接通，焊接電弧產(chǎn)生，使工件構(gòu)成熔池、螺柱端部構(gòu)成熔化層。件構(gòu)成熔池、螺柱端部構(gòu)成熔化層。 螺柱端部侵入熔池，電弧熄螺柱端部侵入熔池，電弧熄滅，同時(shí)焊槍的電磁鐵釋放彈簧壓滅，同時(shí)焊槍的電磁鐵釋放彈簧壓力作用在螺柱上。力作用在螺柱上。整個(gè)焊接過程不超越整個(gè)焊接過程不超越100ms100ms。短周期螺柱焊有以下幾個(gè)特點(diǎn)：短周期螺柱焊有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 和電容儲(chǔ)能螺柱焊一樣，焊接過程不用采取像普通電弧螺和電容儲(chǔ)能螺柱焊一樣

17、，焊接過程不用采取像普通電弧螺柱焊所用的陶瓷環(huán)及氬氣等維護(hù)措施。柱焊所用的陶瓷環(huán)及氬氣等維護(hù)措施。 螺柱不用經(jīng)特殊加工成錐形或凸起，可以焊平頭釘，但螺柱不用經(jīng)特殊加工成錐形或凸起，可以焊平頭釘，但1010，這一點(diǎn)也同電容儲(chǔ)能螺柱焊一樣。，這一點(diǎn)也同電容儲(chǔ)能螺柱焊一樣。 比拉弧式電容儲(chǔ)能螺柱焊更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊接質(zhì)量穩(wěn)比拉弧式電容儲(chǔ)能螺柱焊更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性更好，特別是在焊接鍍有較厚金屬層的鋼板時(shí)定性更好，特別是在焊接鍍有較厚金屬層的鋼板時(shí)( (如鍍鋅層厚如鍍鋅層厚15152525m)m)，由于焊接電弧熄滅時(shí)間可控性好。，由于焊接電弧熄滅時(shí)間可控性好。短周期螺柱焊最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

18、，所以其成套設(shè)備包括電源、控制安裝、送料機(jī)及焊槍，其中電源一控制箱通常裝在同一箱體內(nèi)。短周期螺柱焊電源可以是整流器、電容器組，也可以是逆變器。普通情況下是兩個(gè)電源并聯(lián)，分別為先導(dǎo)電弧及焊接電弧供電，只需以逆變器作電源時(shí)可以用同一電源，經(jīng)調(diào)制為電弧分別提供先導(dǎo)電流與焊接電流。五、螺柱焊方法的選擇五、螺柱焊方法的選擇 電弧螺柱焊、電容儲(chǔ)能螺柱焊以及短周期螺柱焊電弧螺柱焊、電容儲(chǔ)能螺柱焊以及短周期螺柱焊三類焊接方法既有共同的又分別有各自最正確的運(yùn)三類焊接方法既有共同的又分別有各自最正確的運(yùn)用范圍，其中比較難選擇的是電容儲(chǔ)能螺柱焊的三用范圍，其中比較難選擇的是電容儲(chǔ)能螺柱焊的三種方法，即預(yù)接觸式、種方

19、法，即預(yù)接觸式、( (預(yù)留間隙式預(yù)留間隙式) )和拉弧法。和拉弧法。 選擇焊接方法時(shí)思索的根據(jù)主要有：選擇焊接方法時(shí)思索的根據(jù)主要有：a a、被焊工件厚度，、被焊工件厚度，b b、材質(zhì)，、材質(zhì)，c c、緊固件的尺寸。、緊固件的尺寸。 (1)(1)螺柱直徑大于螺柱直徑大于8mm8mm的普通是受力接頭，適宜用的普通是受力接頭，適宜用電弧螺柱焊方法。雖然電弧螺柱焊可以焊直徑約在電弧螺柱焊方法。雖然電弧螺柱焊可以焊直徑約在3 325mm25mm之間的螺柱，但之間的螺柱，但8mm8mm以下采用其他方法如以下采用其他方法如電容儲(chǔ)能螺柱焊或短周期螺柱焊更為適宜。電容儲(chǔ)能螺柱焊或短周期螺柱焊更為適宜。 (2)

20、 (2)螺柱直徑和工件厚度有一定的適宜比例關(guān)系。對電螺柱直徑和工件厚度有一定的適宜比例關(guān)系。對電弧螺柱焊，這一比例為弧螺柱焊，這一比例為3 34 4，對電容儲(chǔ)能螺柱焊和短周期，對電容儲(chǔ)能螺柱焊和短周期螺柱焊這個(gè)比例可以到達(dá)螺柱焊這個(gè)比例可以到達(dá)8 81010，所以板厚，所以板厚3mm3mm以下最好采以下最好采用電容儲(chǔ)能螺柱焊或短周期螺柱焊，而不宜采用電弧螺柱用電容儲(chǔ)能螺柱焊或短周期螺柱焊，而不宜采用電弧螺柱焊焊, ,雖然電弧螺柱焊也勉強(qiáng)可以焊雖然電弧螺柱焊也勉強(qiáng)可以焊2 23mm3mm的鋼板。的鋼板。(3)(3)對于碳鋼、不銹鋼及鋁合金，電弧螺柱焊、電容儲(chǔ)對于碳鋼、不銹鋼及鋁合金，電弧螺柱焊、

21、電容儲(chǔ)能螺柱焊及短周期螺柱焊都可以選用，但對鋁合金、銅及能螺柱焊及短周期螺柱焊都可以選用，但對鋁合金、銅及涂層鋼板薄板或異種金屬資料螺柱焊最好選用電容儲(chǔ)能螺涂層鋼板薄板或異種金屬資料螺柱焊最好選用電容儲(chǔ)能螺柱焊。柱焊。根據(jù)以上原那么，假設(shè)確定采用電容儲(chǔ)能螺柱焊，那么電容儲(chǔ)能螺柱焊的三種焊接方法可按以下原那么選擇： a、預(yù)接觸式焊接法僅適用于挪動(dòng)式設(shè)備，而且主要用于焊接碳鋼和把碳鋼螺柱焊到鍍層鋼板上。 b、(預(yù)留間隙式)焊接法可用于手提式或固定式設(shè)備，用于焊接碳鋼、不銹鋼及鋁合金。和拉弧式焊接法一樣，它還可以焊異種金屬資料，但焊鋁過程中不用用惰性氣體維護(hù)。 c、拉弧式焊接法所焊資料和設(shè)備與預(yù)留間

22、隙式一樣，但螺柱可以不需特制凸起。這種方法最適于帶自動(dòng)送料系統(tǒng)的批量焊接, 焊鋁時(shí)需求惰性氣體維護(hù)。 d、對薄板(1.0mm以下)要求接頭反面沒有凸痕的，采用預(yù)留間隙式或預(yù)接觸式。螺柱焊可參看httpthomas-welding/、studwelding/、nelsonstudwelding/、emhart/、sunbeltstudwelding/。高能束焊通常指功率密度到達(dá)105 Wcm2以上的焊接方法，其束流由電子、光子、離子或二種以上的粒子組合而成，屬于此類高功率密度的熱源有：等離子弧、電子束、激光束以及復(fù)合熱源如激光束 + 電弧等。 本節(jié)引見電子束焊和激光焊這兩種高能束焊方法。 一、電

23、子束焊一、電子束焊 電子束焊的原理電子束焊的原理 電子束焊是把高速運(yùn)動(dòng)的電子流會(huì)聚成束，轟擊工件接縫電子束焊是把高速運(yùn)動(dòng)的電子流會(huì)聚成束，轟擊工件接縫處，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被焊金屬熔化?gòu)成焊縫的一種處，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被焊金屬熔化?gòu)成焊縫的一種熔化焊方法。熔化焊方法。 電子束作為焊接熱源有兩個(gè)顯著的特征： (1)極高的功率密度 電子束焊接時(shí)常用的加速電壓范圍為30150kV，電子束電流為201000mA ，而電子束焦點(diǎn)直徑僅為0.11mm，這樣，電子束的功率密度可高達(dá)106 Wcm2以上。 (2)準(zhǔn)確、快速的可控性 電子的質(zhì)量極小 (9.l10-13kg)而帶有一定的負(fù)電荷(1.61

24、0-19C)，其荷質(zhì)比高達(dá)1.761011Ckg，經(jīng)過電場、磁場可對電子束作快速而準(zhǔn)確的控制。電子束的這一特點(diǎn)明顯優(yōu)于激光，后者只能用光學(xué)透鏡和反射鏡控制，速度較慢。 電子束焊的特點(diǎn)電子束焊的特點(diǎn)基于電子束的上述特征，電子束焊接具有以下主要特點(diǎn)：基于電子束的上述特征，電子束焊接具有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(1)(1)焊縫深寬比大焊縫深寬比大電子束的穿透才干很強(qiáng)，焊縫的深寬比電子束的穿透才干很強(qiáng)，焊縫的深寬比可到達(dá)可到達(dá)50:150:1甚至更高，因此，電子束焊接時(shí)可以不開坡口實(shí)現(xiàn)甚至更高，因此，電子束焊接時(shí)可以不開坡口實(shí)現(xiàn)大厚度單道焊接，與電弧焊相比可以節(jié)省輔助資料和能源耗費(fèi)大厚度單道焊接，與電弧

25、焊相比可以節(jié)省輔助資料和能源耗費(fèi)數(shù)十倍數(shù)十倍(2)(2)焊接速度快，熱影響區(qū)小、焊接變形小焊接速度快，熱影響區(qū)小、焊接變形小 電子束焊接速電子束焊接速度普通在度普通在lm/minlm/min以上，焊縫熱影響區(qū)很小，有時(shí)甚至幾乎不存以上，焊縫熱影響區(qū)很小，有時(shí)甚至幾乎不存在。焊接熱輸入小以及可獲得近似平行焊縫的特點(diǎn)使電子束焊在。焊接熱輸入小以及可獲得近似平行焊縫的特點(diǎn)使電子束焊接的變形很小。對于精加工的工件，電子束焊可用作最后的銜接的變形很小。對于精加工的工件，電子束焊可用作最后的銜接工序，焊后仍堅(jiān)持足夠高的精度，無須再作加工而直接裝配接工序，焊后仍堅(jiān)持足夠高的精度，無須再作加工而直接裝配運(yùn)用。

26、運(yùn)用。 (3)焊縫質(zhì)量高 真空電子束焊接不僅可以防止熔化金屬遭到有害氣體的污染，而且有利于焊縫金屬的除氣和凈化，因此特別適于活潑金屬和高純度金屬的焊接，也常用于焊接真空密封元件，焊后元件內(nèi)部堅(jiān)持在真空形狀。 (4)順應(yīng)性強(qiáng)電子束焊的各個(gè)規(guī)范參數(shù)能方便地獨(dú)立調(diào)理且調(diào)理范圍很寬，可以焊接各種金屬以及復(fù)合資料如陶瓷等；既可以焊接厚板也可以焊接薄板。 (5)焊接可達(dá)性好 電子束在真空中可以傳到較遠(yuǎn)的位置上進(jìn)展焊接，因此可以焊接普通焊接方法難以接近的部位。 (6)經(jīng)過控制電子束的偏移，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜接縫的自動(dòng)焊接，也可以經(jīng)過電子束掃描熔池來消除缺陷，提高接頭質(zhì)量。缺陷：缺陷：(1)(1)設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)錢

27、昂貴。設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)錢昂貴。 (2)(2)焊前對接頭加工、裝配要求嚴(yán)厲，必需保證接頭位置焊前對接頭加工、裝配要求嚴(yán)厲，必需保證接頭位置準(zhǔn)確、間隙小而均勻。準(zhǔn)確、間隙小而均勻。(3)(3)真空電子束焊接時(shí)，被焊工件尺寸和外形常遭到真空真空電子束焊接時(shí)，被焊工件尺寸和外形常遭到真空室的限制。室的限制。 (4)(4)電子束易受雜散電磁場干擾，影響焊接質(zhì)量。電子束易受雜散電磁場干擾，影響焊接質(zhì)量。 (5)(5)電子束焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子束焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生X X射線，需求嚴(yán)加防護(hù)以確保操作射線，需求嚴(yán)加防護(hù)以確保操作人員的安康和平安。人員的安康和平安。1 1分類分類 電子束焊的分類方法很多，通常多按照加速電子

28、束焊的分類方法很多，通常多按照加速電壓和工件所處環(huán)境的真空度來分類。電壓和工件所處環(huán)境的真空度來分類。按電子束加速電壓的高低可分為高壓電子束焊接按電子束加速電壓的高低可分為高壓電子束焊接(120kV(120kV以以上上) )、中壓電子束焊接、中壓電子束焊接(60kV(60kV100kV)100kV)和低壓電子束焊接和低壓電子束焊接(40kV(40kV以下以下) )三類。三類。在一樣功率的情況下，高壓電子束焊接所需的束流小、加在一樣功率的情況下，高壓電子束焊接所需的束流小、加速電壓高，這樣就易于獲得直徑小、功率密度大的束斑和深寬速電壓高，這樣就易于獲得直徑小、功率密度大的束斑和深寬比大的焊縫，對

29、大厚度板材的單道焊及難熔金屬和熱敏感性強(qiáng)比大的焊縫，對大厚度板材的單道焊及難熔金屬和熱敏感性強(qiáng)的資料的焊接特別適宜。高壓電子束焊接的缺陷是：屏蔽焊接的資料的焊接特別適宜。高壓電子束焊接的缺陷是：屏蔽焊接時(shí)產(chǎn)生的時(shí)產(chǎn)生的X X射線比較困難，電子槍的靜電部分為防止高壓擊穿射線比較困難，電子槍的靜電部分為防止高壓擊穿需用耐高壓的絕緣子，使其構(gòu)造復(fù)雜而笨重。需用耐高壓的絕緣子，使其構(gòu)造復(fù)雜而笨重。 電子束焊的分類和運(yùn)用電子束焊的分類和運(yùn)用 當(dāng)電子束的功率不超越30 kW時(shí)，中壓電子束焊機(jī)的電子槍能保證束斑的直徑小于0.4 mm。除極薄的資料外，這樣的束斑尺寸完全能滿足焊接要求。30 kW的中壓電子束焊

30、機(jī)可焊接的最大鋼板厚度可達(dá)70 mm左右，中壓電子束焊接時(shí)產(chǎn)生的X射線完全能由適當(dāng)厚度的鋼制真空室壁所吸收，不需求采用鉛板防護(hù)；電子槍極間不要求特殊的絕緣子，所以電子槍可以做成固定式或挪動(dòng)式。 低壓電子束焊機(jī)不需求采取鉛板的特別防護(hù)，也不存在電子槍間跳高壓的危險(xiǎn)，所以設(shè)備簡單，電子槍可做成小型挪動(dòng)式的。其缺陷是在一樣功率的情況下，低壓電子束的束流大、加速電壓低，束流的會(huì)聚較困難，通常低壓電子束的束斑直徑難于到達(dá)1mm以下，其功率也僅限于10 kW以內(nèi)，所以低壓電子束焊接只適宜于焊縫深寬比要求不高的薄板資料的焊接。 按被焊工件所處環(huán)境的真空度可分為三種：高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子

31、束焊。高真空電子束焊是在l0-4l0-1Pa的壓強(qiáng)下進(jìn)展的。良好的真空條件可以保證對熔池的“維護(hù)，防止金屬元素的氧化和燒損，適用于活潑金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件的焊接，是目前電子束焊接運(yùn)用最廣的一種方法，但也存在諸如被焊工件的大小受任務(wù)室尺寸的限制、真空系統(tǒng)復(fù)雜、抽真空時(shí)間長等缺陷，既降低了消費(fèi)率也添加了焊接的本錢。 低真空電子束焊是使電子束經(jīng)過隔離閥及氣阻孔道進(jìn)入在10-110Pa壓強(qiáng)下的任務(wù)室進(jìn)展的，低真空電子束焊接熔池周圍的污染程度不超越12ppm，仍比焊接用的氬氣要純真；一定壓強(qiáng)時(shí)的低真空電子束流密度及其相應(yīng)的功率密度的最大值與高真空的最大值相差很小，因此，低真空電子束雖然有些散

32、射，但只需適當(dāng)提高束流的加速電壓，根本上依然堅(jiān)持束流密度和功率密度高的特點(diǎn)。由于只需抽到低真空，所以適用于大批量零件的焊接和在消費(fèi)線上運(yùn)用。 非真空電子束焊接亦稱為大氣壓電子束焊接。在非真空電子束焊接中，電子束依然在高真空條件下產(chǎn)生，然后引入到大氣壓力的環(huán)境中對工件進(jìn)展施焊，但由于氣體壓強(qiáng)添加，電子束會(huì)產(chǎn)生散射，其功率密度明顯下降。 這種焊接方法的最大優(yōu)點(diǎn)是擺脫了任務(wù)室的限制，因此擴(kuò)展了電子束焊接的運(yùn)用范圍，并推進(jìn)這一技術(shù)向更高階段的自動(dòng)化方向開展。 目前，非真空電子束焊接已開場在工業(yè)中運(yùn)用，如用于薄板高速(15m/min)焊接，特別是不等厚接頭的焊接。當(dāng)前世界上建立的最大的非真空焊接任務(wù)站的

33、容積到達(dá)300m3，電子槍在任務(wù)室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在工業(yè)電視和焊縫跟蹤系統(tǒng)的協(xié)助下進(jìn)展焊接。 2運(yùn)用 隨著電子束焊接工藝及設(shè)備的開展，特別是近10年來工業(yè)消費(fèi)中對高精度、高質(zhì)量銜接技術(shù)需求的不斷擴(kuò)展，電子束焊接在航空、航天、核、能源工業(yè)、電子、兵器、汽車制造、紡織、機(jī)械等許多工業(yè)領(lǐng)域曾經(jīng)獲得了廣泛運(yùn)用。 在能源工業(yè)中，各種緊縮機(jī)轉(zhuǎn)子、鼓筒軸、葉輪組件、儀表膜盒等；在核能工業(yè)中，反響堆殼體、送料控制系統(tǒng)部件、熱交換器等；在飛機(jī)制造業(yè)中，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座、轉(zhuǎn)子部件、起落架等；在化工和金屬構(gòu)造制造業(yè)中，高壓容器殼體等；在汽車制造業(yè)中，齒輪組合體、后橋、傳動(dòng)箱體等；在儀器制造業(yè)中，各種膜片、繼電器外殼、異種金屬的接

34、頭等都勝利地運(yùn)用了電子束焊。 另外，電子束焊還是一種適另外，電子束焊還是一種適宜于在太空進(jìn)展的焊接方法，宜于在太空進(jìn)展的焊接方法，早在早在19841984年，人類已在太空環(huán)年，人類已在太空環(huán)境中利用一種手工電子束焊槍境中利用一種手工電子束焊槍進(jìn)展了焊接實(shí)驗(yàn)。電子束焊將進(jìn)展了焊接實(shí)驗(yàn)。電子束焊將成為太空環(huán)境中焊接人造天體成為太空環(huán)境中焊接人造天體的一種重要的焊接方法。的一種重要的焊接方法。 激光的特性激光的特性(1)(1)亮度高亮度高 激光束可以經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚成面積很激光束可以經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚成面積很小的斑點(diǎn)小的斑點(diǎn)1mm1mm，所以其亮度要比普通光源高百萬倍，所以其亮度要比普通光源高百萬倍，

35、有些脈沖激光器的光脈沖繼續(xù)時(shí)間還可緊縮至有些脈沖激光器的光脈沖繼續(xù)時(shí)間還可緊縮至10-910-910-10-12s12s甚至更短，這樣亮度甚至比太陽還亮甚至更短，這樣亮度甚至比太陽還亮1616個(gè)數(shù)量級。個(gè)數(shù)量級。 (2)(2)方向性好激光的發(fā)散角很小，可以到達(dá)方向性好激光的發(fā)散角很小，可以到達(dá)0.1mrad0.1mrad甚至更小，接近于理想的平行光。甚至更小，接近于理想的平行光。 (3)(3)單色性強(qiáng)單色性強(qiáng) 單色性是指激光的頻率寬度很窄，或者單色性是指激光的頻率寬度很窄，或者說波長的變化范圍很小，激光的單色性比普通光源好萬倍說波長的變化范圍很小，激光的單色性比普通光源好萬倍以上。以上。二、激

36、光焊二、激光焊 (4)相關(guān)性好 相關(guān)性是指在不同的空間點(diǎn)上以及不同的時(shí)辰光波場相位的相關(guān)性。 激光上述的四個(gè)特性可以使激光能量在空間和時(shí)間上高度集中，因此是進(jìn)展焊接和切割的理想熱源。 激光焊的缺乏之處是設(shè)備的一次性投資大；對高反射率的金屬直接進(jìn)展焊接比較困難；可焊接的工件厚度尚比電子束焊的??；對工件加工、組裝、定位要求高；激光器的電光轉(zhuǎn)換及整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率低。 由于以上特性，激光焊具有如下特點(diǎn)：由于以上特性，激光焊具有如下特點(diǎn)： (1) (1)聚焦后的功率密度可達(dá)聚焦后的功率密度可達(dá)105105107W107Wcm2cm2甚至更高甚至更高，加熱集中，溫度高、熱影響區(qū)窄，因此工件產(chǎn)生的應(yīng)，加熱集中，

37、溫度高、熱影響區(qū)窄，因此工件產(chǎn)生的應(yīng)力和變形極小，特別適宜于精細(xì)焊接和微小零件的焊接力和變形極小，特別適宜于精細(xì)焊接和微小零件的焊接。 (2) (2)可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚件時(shí)可不開坡口可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚件時(shí)可不開坡口一次成形，激光焊縫的深寬比目前已達(dá)一次成形，激光焊縫的深寬比目前已達(dá)12:112:1，不開坡口，不開坡口單道焊接的厚度已達(dá)單道焊接的厚度已達(dá)50mm50mm；焊接速度高。；焊接速度高。 (3) (3)適宜于難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的金屬以及熱物理適宜于難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的金屬以及熱物理性能相差懸殊、尺寸和體積懸殊工件的焊接，甚至可以性能相差懸殊、尺寸和體積懸殊工件的

38、焊接，甚至可以焊接陶瓷、有機(jī)玻璃等非金屬資料。焊接陶瓷、有機(jī)玻璃等非金屬資料。 ( () )能透射、反射，有的還可以用光纖傳輸，在空間能透射、反射，有的還可以用光纖傳輸，在空間遠(yuǎn)間隔傳播而衰減很小，可焊接普通焊接方法難以施焊遠(yuǎn)間隔傳播而衰減很小，可焊接普通焊接方法難以施焊的部位和對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)展焊接。的部位和對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)展焊接。 ()激光束不受電磁干擾，無磁偏吹景象，適宜于焊接磁性資料。 ()與電子束焊接相比，不需求真空室，不產(chǎn)生X射線，察看及對中方便。 ()一臺(tái)激光器可以完成多種任務(wù)，既可焊接，還可以打孔、切割、合金化和熱處置等。隨著消費(fèi)的開展，對焊接技術(shù)的要求越來越高，激光焊

39、接已成為對很多資料和構(gòu)造不可短少的焊接手段。激光焊就是利用激光器產(chǎn)生的高能量密度的激光光束作為熱源的一種熔化焊接方法。 激光器的種類很多，目前用于焊接的激光器主要有兩大類：氣體激光器和固體激光器，前者以C02激光器為代表，后者以YAG釔鋁石榴石激光器為代表。 激光焊的原理及分類激光焊的原理及分類脈沖激光焊時(shí)，激光以脈沖的方式輸出，其脈沖寬度、脈沖能量均準(zhǔn)確可調(diào)，所以輸入到工件上的能量是斷續(xù)的，因此，小功率的脈沖激光焊接尤其適宜于0.5mm以下金屬絲與絲、絲與板或薄膜之間的點(diǎn)焊，特別是m級細(xì)絲、箔的點(diǎn)焊。脈沖激光焊中大量運(yùn)用的脈沖激光器主要是YAG激光器，也可將延續(xù)輸出的YAG激光器和CO2激光

40、器經(jīng)過翻開或封鎖裝在激光器上的光閘用于脈沖焊接。 根據(jù)激光對工件的作用方式，激光焊分為脈沖激光焊和延續(xù)激光焊。 延續(xù)激光焊時(shí)，激光延續(xù)穩(wěn)定地輸出，焊縫成形主要由激光功率及焊速確定。延續(xù)激光焊在激光器輸出功率較低時(shí)，光的反射損失較大，為減少光能反射損失，通常要對被焊資料外表進(jìn)展適當(dāng)?shù)奶幹萌绾诨?。高功率激光焊時(shí)，熔池外表還會(huì)構(gòu)成金屬蒸汽的等離子云，使激光束能量的反射損失顯著增大、熔深減小，必需采用脈沖調(diào)制或氣流吹除的方法來排除這一影響，保證焊接過程的順利進(jìn)展。延續(xù)激光焊可以運(yùn)用大功率的釔鋁石榴石激光器，但用得最多的還是CO2激光器，由于CO2激光器的效率更高，功率更大，而且由于是延續(xù)穩(wěn)定地輸出，因

41、此可以進(jìn)展從薄板精細(xì)焊到50mm厚板深熔焊等各種焊接。根據(jù)實(shí)踐作用在工件上的功率密度，激光焊接還可分為熱傳導(dǎo)焊接(功率密度105W/cm2)和深熔焊接(功率密度105W/Cm2)。熱傳導(dǎo)焊接時(shí)，工件外表溫度不超越資料的沸點(diǎn)，工件吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，?jīng)過熱傳導(dǎo)將工件熔化，無小孔效應(yīng)發(fā)生，焊接過程與非熔化極電弧焊類似，熔地外形近似為半球形。深熔焊接時(shí)，金屬外表在光束作用下，溫度迅速上升到沸點(diǎn)，金屬迅速蒸發(fā)構(gòu)成的蒸汽壓力、反沖力等能抑制熔融金屬的外表張力以及液體的靜壓力等而構(gòu)成小孔，激光束可直接深化資料內(nèi)部，所以也叫小孔型或穿孔型焊接，光斑的功率密度更高時(shí)，所產(chǎn)生的小孔能貫穿整個(gè)板厚，因此能獲得

42、深寬比大的焊縫。圖為激光深熔焊接表示圖。激光焊復(fù)合技術(shù)是指將激光焊與其它焊接組合起來的集約式焊接技術(shù)，它是為了抑制單純激光焊的一些缺乏、擴(kuò)展激光焊的運(yùn)用而于近年來開展起來的一種新的工藝技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揚(yáng)組合中每種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)并抑制某些缺乏。單純的激光焊接由于激光束流細(xì)小，因此對接頭的間隙要求比較高0.10mm，熔池的搭橋才干較差，同時(shí)由于反射、等離子云等問題，嚴(yán)重影響焊接過程的穩(wěn)定性，光能利用率低，能量浪費(fèi)大，嚴(yán)重影響了激光焊接運(yùn)用的進(jìn)一步擴(kuò)展，運(yùn)用激光焊接復(fù)合技術(shù)可以較好地處理這些問題。近幾年來，激光焊接復(fù)合技術(shù)開展很快，已運(yùn)用于實(shí)踐消費(fèi)。 激光焊復(fù)合技術(shù)激光焊復(fù)合技術(shù) (1) (1

43、)激光一電弧焊激光一電弧焊 由于母材處于固態(tài)時(shí)對激光的吸收率很低，而熔化后可高由于母材處于固態(tài)時(shí)對激光的吸收率很低，而熔化后可高 達(dá)達(dá)5050100%100%。采用激光一電弧焊復(fù)合焊接法時(shí)，電弧先將母材。采用激光一電弧焊復(fù)合焊接法時(shí)，電弧先將母材熔化，緊接著用激光照射，從而提高母材對激光的吸收率，可熔化，緊接著用激光照射，從而提高母材對激光的吸收率，可 有效地利用激光能量；同時(shí)還可穩(wěn)定電弧，添加母材熔深，使有效地利用激光能量；同時(shí)還可穩(wěn)定電弧，添加母材熔深，使 焊接速度可成倍提高。焊接速度可成倍提高。 目前，激光焊接復(fù)合技術(shù)主要有以下幾種方式：目前，激光焊接復(fù)合技術(shù)主要有以下幾種方式：(2)(

44、2)激光一高頻焊激光一高頻焊 它是在采用高頻焊管的同時(shí)，采用激光對尖劈形它是在采用高頻焊管的同時(shí)，采用激光對尖劈形 角會(huì)合處進(jìn)展加熱，從而使尖劈在整個(gè)厚度上的加熱角會(huì)合處進(jìn)展加熱，從而使尖劈在整個(gè)厚度上的加熱 更均勻，這樣有利于進(jìn)一步提高焊管的消費(fèi)率和質(zhì)量。更均勻，這樣有利于進(jìn)一步提高焊管的消費(fèi)率和質(zhì)量。(3)(3)激光激光壓焊壓焊 對薄鋼帶進(jìn)展激光熔焊時(shí)，假設(shè)焊接速度大于對薄鋼帶進(jìn)展激光熔焊時(shí)，假設(shè)焊接速度大于30m/min30m/min時(shí)，往往容易出現(xiàn)缺陷，而采用激光時(shí)，往往容易出現(xiàn)缺陷，而采用激光壓壓焊方法時(shí)，兩待焊的薄鋼帶經(jīng)過導(dǎo)槽構(gòu)成焊方法時(shí)，兩待焊的薄鋼帶經(jīng)過導(dǎo)槽構(gòu)成6060張角，張

45、角，經(jīng)聚焦的激光束照射到兩薄帶之間，在上下兩壓輥經(jīng)聚焦的激光束照射到兩薄帶之間，在上下兩壓輥的作用下，兩鋼帶在未熔化前被壓焊在一同，其結(jié)的作用下，兩鋼帶在未熔化前被壓焊在一同，其結(jié)果不僅焊縫強(qiáng)度很好，而且焊接速度可以到達(dá)果不僅焊縫強(qiáng)度很好，而且焊接速度可以到達(dá)240m/min240m/min，是原來的，是原來的8 8倍。倍。 摩擦焊是在壓力作用下，經(jīng)過待焊界面的摩擦使界面及其附近溫度升高，資料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，伴隨著資料產(chǎn)生塑性變形與流動(dòng)，經(jīng)過界面上的分散及再結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)銜接的固態(tài)焊接方法。在壓力作用下，待焊界面經(jīng)過相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)展摩擦，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。對于給定的資料，在

46、足夠的摩擦壓力和足夠的相對運(yùn)動(dòng)速度條件下，被焊資料的溫度不斷上升。隨著摩擦過程的進(jìn)展，工件產(chǎn)生一定的塑性變形量，在適當(dāng)時(shí)辰停頓工件間的相對運(yùn)動(dòng)，同時(shí)施加較大的頂鍛力并維持一定的時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)資料間的固相銜接。 摩擦焊原理摩擦焊原理一、摩擦焊的原理和特點(diǎn)一、摩擦焊的原理和特點(diǎn) 以延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊為例，其焊接過程可分為如下六個(gè)階段：以延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊為例，其焊接過程可分為如下六個(gè)階段：(1)(1)初始摩擦階段初始摩擦階段 由于焊接外表凹凸不平，加上存在氧化由于焊接外表凹凸不平，加上存在氧化膜、銹、油、灰塵以及吸附的氣體等雜質(zhì)，所以初始摩探階段的膜、銹、油、灰塵以及吸附的氣體等雜質(zhì)，所以初始摩探階段的摩

47、擦系數(shù)很小。隨著摩擦壓力的逐漸添加，摩擦加熱功率也逐漸摩擦系數(shù)很小。隨著摩擦壓力的逐漸添加，摩擦加熱功率也逐漸添加，凹凸不平相互壓入的外表產(chǎn)生塑性變形和機(jī)械發(fā)掘景象。添加，凹凸不平相互壓入的外表產(chǎn)生塑性變形和機(jī)械發(fā)掘景象。(2)(2)不穩(wěn)定摩擦階段不穩(wěn)定摩擦階段 摩擦破壞了待焊外表的原始形狀，使摩擦破壞了待焊外表的原始形狀，使未受污染的材質(zhì)相互接觸，實(shí)踐接觸面積增大，資料的塑性、韌未受污染的材質(zhì)相互接觸，實(shí)踐接觸面積增大，資料的塑性、韌性有較大的提高，摩擦系數(shù)增大、摩擦加熱功率提高。加熱到達(dá)性有較大的提高，摩擦系數(shù)增大、摩擦加熱功率提高。加熱到達(dá)峰值后，由于界面區(qū)的溫度進(jìn)一步升高使塑性添加和強(qiáng)

48、度下降，峰值后，由于界面區(qū)的溫度進(jìn)一步升高使塑性添加和強(qiáng)度下降，加熱功率又迅速降低。這個(gè)階段摩擦變形量開場增大并以飛邊的加熱功率又迅速降低。這個(gè)階段摩擦變形量開場增大并以飛邊的方式出現(xiàn)。方式出現(xiàn)。 (3)穩(wěn)定摩擦階段 在這個(gè)階段，資料的摩擦系數(shù)很小，摩擦加熱功率穩(wěn)定在較低的程度。變形層在壓力的作用下，不斷從摩擦外表擠出，摩擦變形量不斷增大，飛邊增大同時(shí)被附近高溫區(qū)的資料所補(bǔ)充而處于動(dòng)態(tài)平衡之中。 (4) (4)停車階段停車階段 在此階段，伴隨工件間相對運(yùn)動(dòng)的減慢在此階段，伴隨工件間相對運(yùn)動(dòng)的減慢和停頓，摩擦扭矩增大，界面附近的高溫資料被大量擠出，和停頓，摩擦扭矩增大，界面附近的高溫資料被大量擠

49、出，變形量亦隨之增大，具有頂鍛的特點(diǎn)。變形量亦隨之增大，具有頂鍛的特點(diǎn)。 (5) (5)純頂鍛階段純頂鍛階段 從工件停頓相對運(yùn)動(dòng)到頂鍛力上升到最從工件停頓相對運(yùn)動(dòng)到頂鍛力上升到最大值所對應(yīng)的階段。頂鍛壓力、頂鍛速度和頂鍛變形量對焊大值所對應(yīng)的階段。頂鍛壓力、頂鍛速度和頂鍛變形量對焊接質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響。接質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響。 (6) (6)頂鍛維持階段頂鍛維持階段 頂鍛壓力到達(dá)最大值到壓力開場撤除頂鍛壓力到達(dá)最大值到壓力開場撤除所對應(yīng)的階段。所對應(yīng)的階段。 從停車階段開場到頂鍛維持階段終了，變形層和高溫區(qū)從停車階段開場到頂鍛維持階段終了，變形層和高溫區(qū)的部分金屬被不斷地?cái)D出，焊縫金屬產(chǎn)生變

50、形、分散以及再的部分金屬被不斷地?cái)D出，焊縫金屬產(chǎn)生變形、分散以及再結(jié)晶，最終構(gòu)成結(jié)合結(jié)實(shí)的接頭。結(jié)晶，最終構(gòu)成結(jié)合結(jié)實(shí)的接頭。 (1)(1)接頭質(zhì)量高接頭質(zhì)量高 摩擦焊屬于固相焊摩擦焊屬于固相焊接，正常情況下接合面不發(fā)生熔化，焊接，正常情況下接合面不發(fā)生熔化，焊合區(qū)金屬為鍛造組織，不會(huì)產(chǎn)生與熔化合區(qū)金屬為鍛造組織，不會(huì)產(chǎn)生與熔化和凝固相關(guān)的焊接缺陷；壓力與扭矩的和凝固相關(guān)的焊接缺陷；壓力與扭矩的力學(xué)冶金效應(yīng)使得晶粒細(xì)化、組織致密、力學(xué)冶金效應(yīng)使得晶粒細(xì)化、組織致密、夾雜物彌散分布，不僅接頭質(zhì)量高，而夾雜物彌散分布，不僅接頭質(zhì)量高，而且延性好。且延性好。 摩擦焊的特點(diǎn)摩擦焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： (

51、2) (2)適宜異種資料的銜接適宜異種資料的銜接 對于通常難以焊接的金屬資對于通常難以焊接的金屬資料組合如鋁一鋼、鋁一銅、鈦一銅等都可進(jìn)展焊接。普通料組合如鋁一鋼、鋁一銅、鈦一銅等都可進(jìn)展焊接。普通來說來說, , 凡是可以進(jìn)展鍛造的金屬資料都可以進(jìn)展摩擦焊接凡是可以進(jìn)展鍛造的金屬資料都可以進(jìn)展摩擦焊接，摩擦焊還可以焊接非金屬資料，甚至曾經(jīng)過普通車床勝，摩擦焊還可以焊接非金屬資料，甚至曾經(jīng)過普通車床勝利地對木材進(jìn)展過焊接。利地對木材進(jìn)展過焊接。 (3) (3)消費(fèi)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定消費(fèi)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定 如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門雙頭自動(dòng)如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門雙頭自動(dòng)摩擦焊的消費(fèi)率可達(dá)摩擦焊的消費(fèi)率可達(dá)80080012

52、001200件小時(shí)；外徑件小時(shí)；外徑127mm127mm、內(nèi)徑內(nèi)徑95mm95mm的石油鉆桿與接頭的焊接，延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊僅的石油鉆桿與接頭的焊接，延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊僅需十幾秒，如采用慣性摩擦焊，所需時(shí)間更短，也曾經(jīng)產(chǎn)需十幾秒，如采用慣性摩擦焊，所需時(shí)間更短，也曾經(jīng)產(chǎn)生過用摩擦焊焊接生過用摩擦焊焊接200200萬件汽車后橋無一廢品的記錄。萬件汽車后橋無一廢品的記錄。此外，摩擦焊還具有節(jié)能省電；環(huán)境清潔，勞動(dòng)條件此外，摩擦焊還具有節(jié)能省電；環(huán)境清潔，勞動(dòng)條件好；設(shè)備操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。好；設(shè)備操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。(1)對非圓形截面焊接較困難，設(shè)備復(fù)雜；對盤狀薄零件和

53、薄壁管件，由于不易夾持固定，施焊也很困難。(2)焊機(jī)的一次性投資較大，大批量消費(fèi)時(shí)才干降低消費(fèi)本錢。但也存在如下的缺陷與局限性：但也存在如下的缺陷與局限性：摩擦焊的詳細(xì)方式有很多，分類的方法也各種各樣參見摩擦焊的詳細(xì)方式有很多，分類的方法也各種各樣參見P P 圖的摩擦焊分類圖。通常根據(jù)工件相對摩擦運(yùn)動(dòng)的軌跡圖的摩擦焊分類圖。通常根據(jù)工件相對摩擦運(yùn)動(dòng)的軌跡, , 將將摩擦焊分為旋轉(zhuǎn)式和軌道式兩大類。摩擦焊分為旋轉(zhuǎn)式和軌道式兩大類。 旋轉(zhuǎn)式摩擦焊主要用于焊接接頭部分具有圓形截面的工件旋轉(zhuǎn)式摩擦焊主要用于焊接接頭部分具有圓形截面的工件, ,根據(jù)焊接過程中將機(jī)械能輸入工件的方式，旋轉(zhuǎn)式摩擦焊又分根據(jù)焊

54、接過程中將機(jī)械能輸入工件的方式，旋轉(zhuǎn)式摩擦焊又分為延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊和慣性摩擦焊。為延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊和慣性摩擦焊。 軌道式摩擦焊用于焊接非圓形截面的工件。軌道式摩擦焊用于焊接非圓形截面的工件。 除此之外，摩擦焊還可以從焊接時(shí)的界面溫度、除此之外，摩擦焊還可以從焊接時(shí)的界面溫度、所采取的工藝措施等方面進(jìn)所采取的工藝措施等方面進(jìn)行分類。行分類。二、摩擦焊的分類與運(yùn)用二、摩擦焊的分類與運(yùn)用 摩擦焊的分類摩擦焊的分類摩擦焊是一種專業(yè)性較強(qiáng)的焊接方法，其詳細(xì)方式已由原來的幾種開展到如今的十幾種。起初主要用于桿、軸、管類零件的接長焊接，在這些領(lǐng)域中的應(yīng)器具有其它焊接方法無可比較的優(yōu)越性。 后來開展的線性摩擦焊、

55、嵌入摩擦焊、攪拌摩擦焊等方式那么進(jìn)一步擴(kuò)展了摩擦焊的運(yùn)用，可以焊接板件、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等外形更加復(fù)雜的零件，也擴(kuò)展了摩擦焊所焊資料的范圍和組合，同時(shí)極大地提高了焊接質(zhì)量。 摩擦焊所焊資料已由傳統(tǒng)的金屬資料包括不同種類金屬資料的組合拓寬到粉末合金、復(fù)合資料、功能資料、難熔資料以及陶瓷金屬等新型資料和異種資料領(lǐng)域。除了通常以銜接為目的的焊接外，還用于零件的堆焊。 摩擦焊的運(yùn)用摩擦焊的運(yùn)用目前，摩擦焊已在各種工具、軸瓦、閥門、石油鉆桿、電機(jī)與電力設(shè)備、工程機(jī)械、交通運(yùn)輸工具以致于航空、航天設(shè)備制造等方面獲得了越來越廣泛的運(yùn)用。 首先，兩待焊工件分別固定在旋轉(zhuǎn)夾具通常軸向固定和挪動(dòng)夾具內(nèi)。工件被夾緊后

56、，挪動(dòng)夾具夾持工件向旋轉(zhuǎn)端挪動(dòng)，旋轉(zhuǎn)端工件開場旋轉(zhuǎn)，待兩邊工件接觸后開場摩擦加熱，以后那么可進(jìn)展摩擦?xí)r間控制或摩擦縮短量(又稱摩擦變形量)控制，當(dāng)控制量到達(dá)設(shè)定值時(shí)停頓旋轉(zhuǎn)并開場頂鍛，通常施加較大的頂鍛力并維持一定時(shí)間以便接頭結(jié)實(shí)銜接，最后夾具松開、退出，取出工件，焊接終了。三、典型摩擦焊引見三、典型摩擦焊引見 延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊 典型的延續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊過程如下圖。圖是慣性摩擦焊表示圖。工件的旋轉(zhuǎn)端被夾持在飛輪里,焊接過程開場時(shí)，首先將飛輪和工件的旋轉(zhuǎn)端加速到一定的轉(zhuǎn)速，然后飛輪與主電動(dòng)機(jī)脫開，同時(shí)，工件的挪動(dòng)端向前挪動(dòng)，兩工件接觸后開場摩擦加熱。在摩擦加熱過程中，飛輪受摩擦扭矩的制動(dòng)

57、作用，轉(zhuǎn)速逐漸降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，焊接過程終了。這種方法在焊接大截面工件時(shí)可以降低主軸電機(jī)的功率。 慣性摩擦焊慣性摩擦焊 相位摩擦焊用于六方鋼、八方鋼、汽車支配桿等相對位置有匹配要求的工件的焊接，如要求工件焊后棱邊對齊、方向?qū)φ蛳辔粷M足要求等。根據(jù)實(shí)現(xiàn)相位配合不同的途徑，主要有機(jī)械同步相位摩擦焊、插銷配合摩擦焊和同步驅(qū)動(dòng)摩擦焊三種類型。 相位摩擦焊相位摩擦焊 徑向摩擦焊的原理如下圖，其焊接過程是：首先將管內(nèi)套上芯棒，將開有坡口的兩個(gè)管端對齊找正，然后裝上帶有斜面的圓環(huán)。焊接時(shí)圓環(huán)旋轉(zhuǎn)并向兩個(gè)管端施加徑向摩擦壓力，當(dāng)摩擦加熱過程終了時(shí)，停頓圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)，并向圓環(huán)施加頂鍛壓力。徑向摩擦焊接時(shí)，被焊

58、管子本身不轉(zhuǎn)動(dòng)，管子內(nèi)部不產(chǎn)生飛邊，主要用于管子的現(xiàn)場裝配焊接，它不但堅(jiān)持了普通摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)，而且操作簡單。 徑向摩擦焊徑向摩擦焊軌道摩擦焊分為線性軌道摩擦焊和環(huán)形軌道摩擦焊。 圖10-29是線性軌道摩擦焊表示圖，在焊接過程中，摩擦副中的一側(cè)工件被往復(fù)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)相對于另一側(cè)被夾緊的工件外表作相對運(yùn)動(dòng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是不論工件能否對稱，均可進(jìn)展焊接，如可焊接方形、圓形、多邊形截面的金屬或塑料工件，配以適宜的工夾具，它還可以焊接更加不規(guī)那么的構(gòu)件如葉片與渦輪等。 圖10-30為環(huán)形軌道摩擦焊的表示圖，其特點(diǎn)是兩待焊工件均不作繞本身軸線的旋轉(zhuǎn)，僅其中一個(gè)工件繞另外一個(gè)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，主要用于焊接非圓截面工件。

59、軌道摩擦焊軌道摩擦焊圖是攪拌摩擦焊的原理表示圖。 焊接主要由攪拌頭完成，攪拌頭由特型指棒、夾持器和圓柱體組成。 焊接開場時(shí)，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)，特型指棒迅速鉆入被焊板件的接縫，與特型指棒接觸的金屬摩擦生熱，構(gòu)成很薄的熱塑性層。當(dāng)特型指棒鉆入工件外表以下時(shí)，有部分金屬被擠出外表。由于正面軸肩和反面墊板的密封作用，一方面軸肩與被焊板外表摩擦產(chǎn)生輔助熱，另一方面攪拌頭相對工件運(yùn)動(dòng)時(shí)，在攪拌頭前面不斷構(gòu)成的熱塑性金屬轉(zhuǎn)移到攪拌頭后面，填滿后面的空腔。在整個(gè)焊接過程中，空腔的產(chǎn)生與填滿延續(xù)進(jìn)展，焊縫區(qū)金屬閱歷著被擠壓、摩擦生熱、塑性變形、轉(zhuǎn)移、分散以及再結(jié)晶等過程。攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是英國在19

60、91年發(fā)明的一項(xiàng)焊接新技術(shù)，近年來開展非常迅速，我國于2002年引進(jìn)了其專利并開展了技術(shù)開發(fā)和消費(fèi)運(yùn)用。攪拌摩擦焊可以完成鋁、銅等資料的對接、搭接、形接頭的焊接，與傳統(tǒng)的氬弧焊相比有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，尤其在制造本錢、性能及環(huán)境方面顯示出宏大的優(yōu)越性，它的出現(xiàn)使鋁合金等有色金屬的銜接技術(shù)產(chǎn)生了革命性的提高，目前已在航空、航天、船舶、高速列車等的輕型構(gòu)造上得到勝利的運(yùn)用并正在不斷擴(kuò)展其運(yùn)用范圍。高頻焊利用流經(jīng)工件銜接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，使工件待焊區(qū)表層被加熱到熔化或塑性形狀，同時(shí)經(jīng)過施加(或不加)頂鍛力，使工件到達(dá)金屬間結(jié)合的一種焊接方法。 高頻焊是一種固相電阻焊方法除高頻熔化焊外，