焊縫對拼焊板成形性能的影響

1、焊縫對拼焊板成形性能的影響摘要: 采用激光焊接技術(shù)對冷軋薄鋼板進(jìn)行拼焊,通過對拼焊板進(jìn)行拉伸試驗和模擬成形性能試驗,研究分析了焊縫對拉伸性能參數(shù)和成形性能參數(shù)的影響,比較了拼焊板與母材性能的差異,分析了強度比和厚度比對塑性變形的影響及應(yīng)變分布。關(guān)鍵詞: 拼焊板; 焊縫; 成形性能; 應(yīng)變分布1 引言 激光拼焊板是利用激光加工技術(shù),在零件沖壓成形前將不同厚度、不同材質(zhì)或不同表面涂層的平板材料焊接在一起的平板坯料。激光拼焊板在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹 1 ,一輛汽車的車身和底盤由300 余種零件組成,而激光拼焊薄板坯的應(yīng)用可使零件數(shù)減少66 % ,大大減少了零部件的沖壓模具。如果采用拼焊板成

2、形技術(shù),各部分坯料拼焊后再整體沖壓成形,產(chǎn)品整體質(zhì)量得到提高,對減輕汽車重量、減少加工工序、降低成本、提高生產(chǎn)效率、減少材料消耗都有十分重要的作用。目前,國內(nèi)開展激光拼焊板的研究項目不多,中科院金屬研究所的張士宏教授24 、寶鋼用戶技術(shù)研究中心與上海交大等在實驗室進(jìn)行了激光拼焊的研究5 ,6 。國內(nèi)大多數(shù)汽車廠都是引進(jìn)生產(chǎn)線或直接進(jìn)口拼焊板,隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展,對激光拼焊薄板的需求日益增加,形成由專門生產(chǎn)激光拼焊薄板的公司向汽車生產(chǎn)廠提供各種拼焊板的新興產(chǎn)業(yè)。因此,開展拼焊板的研究具有重要的意義。筆者對冷軋薄板的激光拼焊板進(jìn)行了拉伸性能和成形性能試驗研究。2 試驗材料 試驗選用的冷軋薄板材

3、料分別為St12 ,St16 和鍍鋅板,母材及拼焊板材料及板厚見表1 。在華中科技大學(xué)激光加工中心進(jìn)行激光拼焊,將拼焊板加工成拉伸試樣、擴孔試樣、杯突試樣和FLD 試樣。拉伸試樣分別設(shè)計成焊縫與拉伸方向垂直和與拉伸方向平行,焊縫在試樣中心部位;擴孔和杯突試樣的焊縫也在試樣中心部位; FLD 試樣設(shè)計成焊縫平行于主應(yīng)變方向和垂直于主應(yīng)變方向兩種方式。3 試驗結(jié)果及分析 拉伸試驗在INSTRON 5569 型試驗機上測試,模擬成形性能試驗在BCS230D 試驗機上測試,應(yīng)變測量分析用ASAME 自動應(yīng)變測量系統(tǒng)。3. 1 焊縫對拉伸性能的影響 3. 1. 1 焊縫平行于拉伸方向 當(dāng)焊縫平行于拉伸方

4、向時,由于焊縫的強度比母材高,塑性較差,一般在焊縫處被拉斷。與相同條件焊縫垂直于拉伸方向的試驗結(jié)果比較,拼焊板的屈服強度和抗拉強度提高,應(yīng)變硬化指數(shù)n 和伸長率A 降低,見表2 。圖1 是應(yīng)力2應(yīng)變曲線的比較, 圖2 是拼焊板拉伸試驗后的試樣。3. 1. 2 焊縫垂直于拉伸方向 當(dāng)焊縫垂直于拉伸方向時,有以下三種情況: (1 同一材料等厚板拼焊,由于材料性能相同,因此拼焊板的拉伸性能基本與母材一致,由于焊縫的影響使材料的伸長率降低,見表2 和圖1 。 (2 不同材料等厚板拼焊,拼焊板的拉伸性能取決于兩種材料強度的大小。如果兩種材料強度相差不大,在焊縫兩邊試樣的變形基本相同。由于焊縫部位強度高,

5、越靠近焊縫變形越小,最終在強度偏低材料的一側(cè)破裂。從圖3 中F27 和F35 的拉伸曲線可以看出,拼焊板的屈服強度和抗拉強度比St16 材料略有提高,比St12 材料低,拼焊板的應(yīng)變硬化指數(shù)n 和伸長率A 降低。如果兩種材料強度相差較大,在強度較高的材料一側(cè)變形較小或根本不發(fā)生塑性變形,而在強度較低的材料一側(cè)發(fā)生塑性變形后斷裂,這時拼焊板拉伸性能主要以強度較低的材料為主。圖3 中的F17 和F20 拉伸曲線顯示,拼焊板的屈服強度比St16 材料提高15 %2 0 % ,抗拉強度提高5 % ,拼焊板的應(yīng)變硬化指數(shù)n和伸長率A 降低。因此,等厚拼焊板的塑性變形隨著強度比的增加而顯著降低。 (3 當(dāng)

6、用不同材料和不同厚度的鋼板拼焊時,拼焊板的拉伸性能取決于兩種材料的強度比和厚度比。試驗結(jié)果表明,大多數(shù)情況斷裂都發(fā)生在板厚較薄材料一側(cè),厚度比越大,薄板一側(cè)變形越大;如果厚板一側(cè)材料強度越高,其變形越小或幾乎不變形,塑性變形全部集中在薄板一側(cè)。要使兩塊不同厚度的材料都發(fā)生變形,要求薄板材料比厚板材料強度高。圖5 分別繪制出了不同厚度拼焊板的應(yīng)力2應(yīng)變曲線,從圖5 可以看出, F11 拼焊板由于兩邊母材厚度、強度不同,試樣上產(chǎn)生的塑性變形和應(yīng)力也是不同的,首先St12 (M3 材料發(fā)生屈服,其后鍍鋅板(M9 發(fā)生屈服并有明顯的物理屈服點,當(dāng)拉伸載荷繼續(xù)增加達(dá)到St12 (M3 材料的抗拉強度時,

7、鍍鋅板(M9 材料接近抗拉強度?？梢钥闯鰞蓧K材料都產(chǎn)生了最大均勻變形,由于厚板材料強度低,所以厚板一側(cè)被拉斷。3. 1. 3 厚度比對Rp0. 2 , n 值和A 值的影響 試驗結(jié)果表明,不等厚拼焊板的塑性變形隨著厚度比的增加而顯著降低。從圖4 可以看出,隨著拼焊板厚度比的增加伸長率和硬化指數(shù)值降低,而Rp0. 2 則略有提高。3. 2 焊縫對模擬成形性能的影響 3. 2. 1 焊縫對擴孔率的影響 圖6a 是等厚同材料拼焊板的擴孔率與母材擴孔率的比較,可以看出等厚拼焊板的擴孔率比母材下降了50 %60 %。圖6b 是等厚同材料與不同材料拼焊板擴孔率的比較,可以看出St12 與St16 材料拼焊

8、板的擴孔率比St12 同材料拼焊板的擴孔率高,而比St16 材料拼焊板的擴孔率低,說明不同材料拼焊板擴孔率除了焊縫的影響之外還與材料性能有關(guān)。試驗結(jié)果表明,由于焊縫區(qū)域材料強度較高,基本不變形,焊縫對材料的流動影響很大,強度較高一側(cè)板料變形較小,而強度較低一側(cè)板料變形較大,使焊縫兩邊形成不均勻變形,所以使擴孔率顯著降低。尤其在不等厚拼焊板擴孔試驗中有較大的體現(xiàn),由于板厚和強度的差異,不等厚拼焊板擴孔率比母材降低了80 % ,焊縫明顯向厚板一側(cè)偏移,而且隨著板厚和強度差異的增加其擴孔率降低,見圖6c 。圖6d 是母材擴孔率與板厚的關(guān)系。圖7 是擴孔變形后的試樣照片和擴孔變形的極限應(yīng)變分布,由于焊

9、縫的影響,拼焊板的極限主應(yīng)變和次應(yīng)變值降低,逐漸靠近平面應(yīng)變狀態(tài)。3. 2. 2 焊縫對杯突值的影響 由表3 可以看出,等厚拼焊板的杯突值比母材下降了13 %23 % ,不等厚拼焊板的杯突值比母材降低了35 % ,由于焊縫兩邊不均勻變形,使焊縫發(fā)生偏移。二氧化碳?xì)怏w保護焊有哪些主要特點?用二氧化碳?xì)怏w作為保護氣體的電弧焊接方法，稱為二氧化碳?xì)怏w保護焊，簡稱二氧化碳焊。二氧化碳?xì)怏w保護焊具有如下特點： （1）二氧化碳?xì)怏w價廉易得，而且消耗電能少，是一種既經(jīng)濟，又便于自動化生產(chǎn)的焊接方法。一般情況下，二氧化碳?xì)怏w保護焊的成本僅為手工電弧焊的37%-42%，為埋弧焊的40%。（2）生產(chǎn)效率高。焊接電

10、流密度大，焊絲熔化率高，母材熔透深度大，對于10毫米左右的鋼板，可以不開坡口直接焊接，焊后渣很少，一般可不清渣，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。（3）電流密度大，電弧熱量集中，焊接后工件變形較小。（4）對油、銹的敏感程度較小，可減少工件和焊絲的清理工作量。（5）二氧化碳焊的焊縫金屬含氫量小，焊接低合金高強度鋼時，產(chǎn)生冷裂紋的傾向小。（6）飛濺較多，焊縫成形不夠美觀，清理飛濺費時間。（7）二氧化碳屬于弱氧化性，故不能用于焊接鋁、鎂等化學(xué)活性強的金屬。不銹鋼焊接要點及注意事項1.采用垂直外特性的電源，直流時采用正極性（焊絲接負(fù)極）    2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型

11、美觀，焊接變形量小的特點    3.保護氣體為氬氣，純度為99.99%。當(dāng)焊接電流為50150A時，氬氣流量為810L/min，當(dāng)電流為150250A時，氬氣流量為1215L/min。    4.鎢極從氣體噴嘴突出的長度，以45mm為佳，在角焊等遮蔽性差的地方是23mm，在開槽深的地方是56mm，噴嘴至工作的距離一般不超過15mm。    5.為防止焊接氣孔之出現(xiàn)，焊接部位如有鐵銹、油污等務(wù)必清理干凈。    6.焊接電弧長度，焊接普通鋼時，以24mm為佳，而焊接不銹鋼時，以

12、13mm為佳，過長則保護效果不好。    7.對接打底時，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實施氣體保護。    8.為使氬氣很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件一般應(yīng)保持8085°角,填充焊絲與工件表面夾角應(yīng)盡可能地小，一般為10°左右。    9.防風(fēng)與換氣。有風(fēng)的地方，務(wù)請采取擋網(wǎng)的措施，而在室內(nèi)則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膿Q氣措施。    不銹鋼MIG焊要點及注意事項    1.采用平特性焊接電源，直流時采

13、用反極性（焊絲接正極）    2.一般采用純氬氣（純度為99.99%）或Ar+2%O2,流量以2025L/min為宜。    3.電弧長度，不銹鋼的MIG焊接，一般都在噴射過渡的條件下來施焊，電壓要調(diào)整到弧長在46mm的程度。    4.防風(fēng)。MIG焊接容易受到風(fēng)的影響，有時微風(fēng)而產(chǎn)生氣孔，所以風(fēng)速在0.5m/sec以上的地方，都應(yīng)當(dāng)采取防風(fēng)措施。    不銹鋼藥芯焊絲焊接要點及注意事項    1.采用平特性焊接電源，直流焊接時采用反極性。使用一

14、般的CO2焊機就可以施焊，但送絲輪的壓力請稍調(diào)松。    2.保護氣體一般為二氧化碳?xì)怏w，氣體流量以2025L/min較適宜。    3.焊嘴與工件間的距離以1525mm為宜。    4.干伸長度，一般的焊接電流為250A以下時約15mm，250A以上時約2025mm較為合適等離子切割機電弧不穩(wěn)定故障等離子切割機電弧的穩(wěn)定性直接影響著切割質(zhì)量，等離子電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象，會導(dǎo)致切口參差不齊、積瘤等缺陷，也會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的相關(guān)元件壽命降低，噴嘴、電極頻繁更換。針對此現(xiàn)象，進(jìn)行分析并提出解決辦法。1.氣壓過低等離子

15、切割機工作時，如工作氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于說明書所要求的氣壓，這意味著等離子弧的噴出速度減弱，輸入空氣流量小于規(guī)定值，此時不能形成高能量、高速度的等離子弧，從而造成切口質(zhì)量差、切不透、切口積瘤的現(xiàn)象。氣壓不足的原因有：空壓機輸入空氣不足，切割機空氣調(diào)節(jié)閥調(diào)壓過低，電磁閥內(nèi)有油污，氣路不通暢等。解決方法是，使用前注意觀察空壓機輸出壓力顯示，如不符合要求，可調(diào)整壓力或檢修空壓機。如輸入氣壓已達(dá)要求，應(yīng)檢查空氣過濾減壓閥的調(diào)節(jié)是否正確，表壓顯示能否滿足切割要求。否則應(yīng)對空氣過濾減壓閥進(jìn)行日常維護保養(yǎng)，確保輸入空氣干燥、無油污。如果輸入空氣質(zhì)量差，會造成電磁閥內(nèi)產(chǎn)生油污，閥芯開啟困難，閥口不能完全打開。另外，割

16、炬噴嘴氣壓過低，還需更換電磁閥；氣路截面變小也會造成氣壓過低，可按說明書要求更換氣管。2.氣壓過高若輸入空氣壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過0.45MPa，則在形成等離子弧后，過大的氣流會吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，減弱了等離子弧的切割強度。造成氣壓過高的原因有：輸入空氣調(diào)節(jié)不當(dāng)、空氣過濾減壓閥調(diào)節(jié)過高或者是空氣過濾減壓閥失效。解決方法是，檢查空壓機壓力是否調(diào)整合適，空壓機和空氣過濾減壓閥的壓力是否失調(diào)。開機后，如旋轉(zhuǎn)空氣過濾減壓閥調(diào)節(jié)開關(guān)，表壓無變化，說明空氣過濾減壓閥失靈，需更換。3.割炬噴嘴和電極燒損因噴嘴安裝不當(dāng)，如絲扣未上緊，設(shè)備各擋位調(diào)整不當(dāng)，需用水冷卻的割炬在工作時，未按要求通入流動的冷卻水以及

17、頻繁起弧，都會造成噴嘴過早損壞。解決方法是，按照切割工件的技術(shù)要求，正確調(diào)整設(shè)備各擋位，檢查割炬噴嘴是否安裝牢圄，需通冷卻水的噴嘴應(yīng)提前使冷卻水循環(huán)起來。切割時，根據(jù)工件的厚度調(diào)整割炬與工件之間的距離。4.輸入交流電壓過低等離子切割機的使用現(xiàn)場有大型用電設(shè)施，切割機內(nèi)部主回路元件故障等，會使輸入交流電壓過低。解決方法是，檢查等離子切割機所接入電網(wǎng)是否有足夠的承載能力，電源線規(guī)格是否符合要求。等離子切割機安裝地點，應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電設(shè)備和經(jīng)常有電氣干擾的地方。使用過程中，要定期清理切割機內(nèi)灰塵和元件上的污垢，檢查電線是否有老化現(xiàn)象等。5.地線與工件接觸不良接地是切割前一項必不可少的準(zhǔn)備工作。未使用專

18、用的接地工具，工件表面有絕緣物及長期使用老化嚴(yán)重的地線等，都會使地線與工件接觸不良。應(yīng)使用專門的接地工具，并檢查是否有絕緣物影響地線與工件表面接觸，避免使用老化的接地線。 6.火花發(fā)生器不能自動斷弧等離子切割機工作時，首先要引燃等離子弧，由高頻振蕩器激發(fā)電極與噴嘴內(nèi)壁之間的氣體，產(chǎn)生高頻放電，使氣體局部電離而形成小弧，這一小弧受壓縮空氣的作用，從噴嘴噴出以引燃等離于弧，這是火花發(fā)生器主要的任務(wù)。正常情況下，火花發(fā)生器的工作時間只有0.51s，不能自動斷弧的原因一般是控制線路板元件失調(diào)，火花發(fā)生器的放電電極間隙不合適。應(yīng)經(jīng)常檢查火花發(fā)生器放電極，使其表面保持平整，適時調(diào)整火花發(fā)生器的放電電極間隙

19、（0.81.2mm），必要時更換控制板。 四、【跨部門培訓(xùn)】1.實施時間：2013年全年鋁由于具有比重小、抗腐蝕性好、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性高等良好閱埽 諍嬌鍘 外訓(xùn)人員參加完培訓(xùn)后開展跨部門培訓(xùn)課程。五抵圃臁綣盎裙抵寫罅康賾2.整個公司分為六個層級的人才梯隊建設(shè)：穆良奧梁轄鷯寫柯粒鏛1-L6）、鋁錳合金（如LF21）、鋁鎂合金（如LF3、LF5c 112月，學(xué)徒培訓(xùn)1d2050。在焊接過程中容易造成夾渣，而且氧化膜還吸附了較多的水分，焊接時會促使焊縫生成氣孔。2鋁的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱比鐵大一倍多，這就要求在焊接時，使用大功率或能量集中的焊接熱源，有時還要預(yù)熱。另外鋁的線膨脹系數(shù)比鐵將近大一倍，因此鋁件的

20、焊接變形大，如工藝措施不當(dāng)，還容易產(chǎn)生裂紋。3鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時，沒有顯著的顏色變化。因此，當(dāng)焊接時要求掌握好加熱溫度，以防焊接時會引起金屬的塌陷或下漏。當(dāng)采用氣焊、碳弧焊或氬弧焊焊接純鋁、鋁錳、鋁鎂及鋁硅等鋁合金時，一般都采用和母材成分相近的標(biāo)準(zhǔn)牌號的焊絲或母材切條。對各種鋁合金同種母材及異種母材焊接時所采用的焊絲，參見表：同種鋁及鋁合金焊接用焊絲舉例(表1母材 填充焊絲母材 填充焊絲 b 沙龍嘉賓：公司里授課經(jīng)驗較為豐富的課長或經(jīng)理 LF21沙龍成員：公司經(jīng)常授課的組長或工程師、課長等授課經(jīng)驗不足的人員3.沙龍作業(yè)流程：38月，同母材或絲a將所有沙龍成員分為若干組b 同母材或LF

21、5、 絲331 同母材或lF6， 5.沙龍費用：每小組給予每次100元的茶點費，粗略估計我公司組成3個沙龍小組，7個月預(yù)計總花費5000元。2母材填充焊絲母材填充焊絲L6(L4與LF21LF21與LF2LF21與LF3LF21與ZL7LF21或絲321LF3或絲331LF3或絲331ZL7或絲311LF21與ZLl0LF21與ZLllLF21與ZLl 2年新增了1或絲311ZLll或絲311ZLl2或絲311 這幾種鋁合金是采用手工鎢極氬弧焊、氣焊及碳弧焊方法焊接的。鋁及鋁合金的手工鎢極氬弧焊，一般采用交流電源。氬氣的純度不低于99.9的純氬。焊前工件應(yīng)嚴(yán)格清理，必須杜絕或減少水氣來源，以減少

22、焊縫中氣孔缺陷。鋁及鋁合金氣焊時，用表1與表2的焊絲與氣劑401作助熔劑焊接。氧炔焰應(yīng)采用中性焰或輕微碳化焰，氧氣過多的氧化焰會使鋁強烈氧化，而乙炔過多時，促使焊縫產(chǎn)生氣孔。碳弧焊一般采用直流正接法，所用焊絲、熔劑與氣焊相同。中國為什么造不出高精度機床？中國造不了高精度機床的原因是多方面的。但主要原因是缺乏工人和等不起。 工人培養(yǎng)成本太高 舉個簡單的例子，大家現(xiàn)在熱衷的MBA學(xué)費大約30萬，而培養(yǎng)一個八級鉗工耗資就不止這個數(shù)，而且時間也相對要長的多。8級鉗工還需要進(jìn)修，經(jīng)常給他一下高難度的工作（小工廠根本培養(yǎng)不起），不然手會生疏的（在這方面不比外科醫(yī)生省心），受益見效慢，培養(yǎng)出一個高水平工人，

23、沒有5-8年根本辦不到。另一方面說，培養(yǎng)起來的8級鉗工會不會安安心心在你這里呆下去，這也都很難說，這是的很多工廠不愿意化資金去培養(yǎng)工人。 缺乏精力造機床 以臥式銑床的刀具軌為例，就是一根圓柱形的空心棒子，然而，想把他造出來的工藝涉及到原材料選材，探傷，應(yīng)力試驗（國內(nèi)為了節(jié)約成本，很多都將這一步省了），這一步就得將近兩個月，還不一定能用。接下來，粗加工，半精工，這些簡單，大約20天左右就行了（國內(nèi)一般只加工外表面，內(nèi)表面只粗加工，德國一般都要加工，為了保持應(yīng)力形變相同）。然后熱處理，再次半精工，這就比較麻煩，大約要一個月。然后扔到戶外存放，消除內(nèi)應(yīng)力（國內(nèi)一班將這一部省去，用熱處理來消除）。大約

24、放一年。接下來就是工作的重心了，我們還以德國為例，這是加工一根圓柱梁需要的工人數(shù)為一名工程師，兩名技師，3-5名高級工人（國內(nèi)大約是剛拿到8級鉗工證的人），這一段也非常耗時間，大約要半年（包括精加工和表面處理，以及修配）。這樣，一臺機器造下來至少要兩年多的時間（整機裝配完后要在外場放置一年，消除裝配應(yīng)力，這個和國內(nèi)是一樣的）。 這樣下來，除非是大規(guī)模企業(yè)，小企業(yè)根本負(fù)擔(dān)不起這樣的開支和時間。我們國家也不愿意花這樣多的時間在這方面，所以高精度的機床一直沒有太大的進(jìn)展。不過現(xiàn)在機械工業(yè)作為國家工業(yè)的基石已經(jīng)成為最薄弱的一環(huán)，各方面已經(jīng)開始不斷重視機械工業(yè)的發(fā)展。估計不久應(yīng)該能有較大的進(jìn)展。 長春機

25、床廠，常州機床廠，上海第一，第二機床廠，去應(yīng)力方法早就過時了。去應(yīng)力的方法種類很多，熱處理是一種，還有電磁波處理和震蕩處理，而主軸象磨床的要經(jīng)過表面游離子氮化處理可以到75HRC，中國的上海機床廠已經(jīng)生產(chǎn)出了3級精度的磨床，說中國機床差主要是在質(zhì)量和數(shù)控伺服系統(tǒng)，一個是員工的責(zé)任感決定的，我看到的很多就是這樣配合不到就用錘子敲進(jìn)去，不使用浮動鏜來保證孔的型位誤差。數(shù)控伺服系統(tǒng)是硬傷。中國主要使用西門子和日本法蘭克系統(tǒng)，自己就是華中，對高速刀具和高速切削難以適應(yīng)，刀具材料無法在6000轉(zhuǎn)以上的環(huán)境工作，電主軸主要是在常機，現(xiàn)在可以到50000轉(zhuǎn)，但是國外已經(jīng)到了150000轉(zhuǎn)。限制中國機械制造業(yè)

26、的還有高精度的模具，軸承的制造和在高速下對軸承的潤滑能力。如常機生產(chǎn)的3臺高速機床光實驗電主軸就燒了10根，還有中國的材料不行，在新型的材料的研究上中國落后的太多了在相同條件下國外的材料個工藝都比我門要好，就象我門的飛機設(shè)計師說的那樣，我們可以設(shè)計出一流的飛機，但是落后的制造業(yè)卻不能加工出來，這里一半是材料一半是工藝。俄國代表團來訪問，看了成飛的設(shè)備后說，這比他門加工蘇霍依戰(zhàn)斗機的工廠設(shè)備還要好，這說明機床不是主要問題。在中國制造業(yè)，工藝遠(yuǎn)比制造難毒要大的多，如鈦合金焊接技術(shù)，大型彈射器的氣密技術(shù)等等，中國缺的是這個不是技術(shù)工人是工藝師。還有就是材料、模具、及數(shù)字控制的人才。鑄件缺陷焊補新技術(shù)

27、的應(yīng)用及分析通過鑄造缺陷修補機在灰鐵250及球鐵50兩種鑄鐵材質(zhì)試塊上焊補效果的顯微分析，以及對2件HT250機床導(dǎo)軌、3件QT40-4閥體滲漏缺陷的焊補效果檢測，說明鑄造缺陷修補機在焊補灰鐵、球鐵兩種材質(zhì)鑄件上的不同缺陷，焊補效果從顏色及性能方面均能滿足要求，是一種值得推廣的新技術(shù)。 說明：由于我國鑄造廢品率遠(yuǎn)高于日本、歐盟等發(fā)達(dá)國家，于是鑄件挽救工程在我國就顯得尤為重要。世界第一臺專用于修復(fù)鑄件缺陷的設(shè)備在1999年誕生于中國北京奧宇可鑫公司，經(jīng)過近五年的長時間跟蹤研究，從用戶使用的宏觀效果的反饋及微觀的實驗室分析，我們認(rèn)為此項新技術(shù)已發(fā)展成熟，希望將我們的研究成果與廣大鑄造界朋友共同分享

28、，為鑄件挽救工程盡力。 關(guān)鍵詞：鑄造缺陷修補機 灰鐵 球鐵 機床導(dǎo)軌 閥體 缺陷 焊補 一試棒的制做與分析： 1灰鐵試棒的制做與分析 用HT250材質(zhì)加工一根3 Ra0.6×100的試棒，在試棒表面鉆5-7個3-7mm，深度為3-5 mm的孔，補材選擇材質(zhì)為HT250厚度為.2-0.4mm的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺陷修補機第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C。 1-1宏觀檢測：焊補后基體溫度升高3，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時目測：顏色與基體一致、無焊補痕跡、無裂紋。使用手提硬度計檢測硬度：基體硬度為HB172-179，焊補點硬度為HB183-189。 1-2金相分析：對焊補點進(jìn)行拋光

29、、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大后，金相組織如圖a：左邊為基體HT250，右邊為補材HT250，基體組織改變率6%，中間區(qū)域為過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)有部分滲碳體出現(xiàn)，實際寬度在0.1-0.2mm之間。 1-3結(jié)論：試棒在焊補過程中始終處于常溫狀態(tài)，焊補點與基體金相組織基本上未有變化，熱影響區(qū)0.2mm，機械加工后焊補點顏色與基體相同，無裂紋、無焊補痕跡、無焊補硬點。 2球墨鑄鐵試棒的制做與分析： 用QT50-5材質(zhì)加工一根3 Ra0.6×100的試棒，在試棒表面鉆5-7個3-7mm，深度為3-5 mm的孔，補材選擇材質(zhì)為QT50-5厚度為0.2-0.4mm的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺

30、陷修補機第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C。 2-1宏觀檢測：焊補后基體溫度升高3，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時目測：顏色與基體一致、無焊補痕跡、無裂紋。使用手提硬度計檢測硬度：基體硬度為HB175-180，焊補點硬度為HB186-197。 2-2金相分析：對焊補點進(jìn)行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大觀測：金相組織如圖b：左邊為基體QT50-5，右邊為補材QT50-5，基體組織改變率5%，中間區(qū)域為過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)有大量未改變的球狀石墨體存在，滲碳體的出現(xiàn)數(shù)量很少，實際寬度在0.1-0.2mm。 “奧可”牌鑄造缺陷修補機三結(jié)論： 1通過對試棒及實物的焊補效果分析，可以認(rèn)為用

31、鑄造缺陷修補機第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型設(shè)備對鑄鐵缺陷進(jìn)行焊補，補材選擇同材質(zhì)的車屑，經(jīng)后序機械加工后，顏色與基體一致，無焊補痕跡、無裂紋，能很好地滿足機床導(dǎo)軌、缸套、曲軸、剎車盤等一些要求嚴(yán)格的加工表面上的缺陷焊補。 2AKZQB-2000C型設(shè)備在焊補過程中，鑄件始終處于常溫狀態(tài)，無組織變化、無內(nèi)應(yīng)力，所以制件在工作運行中，不會因為長期的振動、溫度變化等原因釋放內(nèi)應(yīng)力而出現(xiàn)微裂紋，所以應(yīng)用其對發(fā)動機體、箱體、殼體、油缸、泵、閥等滲漏缺陷進(jìn)行焊補是安全、可靠的。 3由于鑄造缺陷修補機的焊補過程為直徑為1.5mm左右的高頻脈沖焊補點的反復(fù)熔化堆積過程，對于小于20mm的缺陷焊補，有其廣

32、闊的應(yīng)用范圍；對于較大缺陷的焊補，其焊補效率是其選用時所需考慮的首要因素，低價值、大缺陷鑄件的焊補意義不大；高價值、大缺陷鑄件的焊補，其選擇應(yīng)用所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益還是巨大的。 4鑄造缺陷修補機在我國（北京奧宇可鑫公司）誕生已有六年的時間，它（技術(shù)、服務(wù)）完成了從發(fā)展到完善的初級階段，第五代產(chǎn)品所具有的常溫、同材質(zhì)焊補、組織致密、無裂紋、顏色與基體相同等特點，使其完全適合于鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等金屬的焊補。通過長時間對其理論與實踐的研究，我們認(rèn)為此種新的技術(shù)已趨成熟，它的大范圍應(yīng)用必將為我國鑄造企業(yè)降低鑄件廢品率起到巨大作用。國外焊接技術(shù)最新進(jìn)展情況電阻點焊被認(rèn)為是汽車車身制造中最重要的連接工藝。盡

33、管有激光束焊接和粘結(jié)劑粘接等新技術(shù)，但點焊在汽車車身制造中仍然會保留其穩(wěn)固的地位。由于許多因素都會影響點焊的加工質(zhì)量，而且點焊的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求很高，因此有必要系統(tǒng)地檢查點焊接頭的質(zhì)量。     為此，過去的作法是采用損傷性測試方法進(jìn)行隨機測試。由于這種方法存在一些缺點，例如：會毀壞測試樣件或使其變形，測試時間長，在鑿擊過程中會損壞和松動工件，當(dāng)使用“鋅粘結(jié)劑”時使用鑿擊的方法會找不到粘接點，所以它已不適合現(xiàn)代制造技術(shù)和成本核算意識。這里提供了一種補救方法“點線超聲測試法”，用這種方法，在焊接過程中就可進(jìn)行焊點的檢查。     “IQR系

34、統(tǒng)”是電阻點焊過程中在線質(zhì)量測試和優(yōu)化的一種新的控制工藝    這種方法可以在使用UI特性評價的基礎(chǔ)上補償控制中一些參數(shù)變化的干擾，如板材厚度的變化、鍍層厚度的變化、電極磨損損耗等的變化。由于操作簡單，IQR控制器保證了穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量點焊，并且節(jié)省了時間和成本。    在電阻點焊領(lǐng)域，人們可以清楚地看到焊接設(shè)備中使用伺服馬達(dá)驅(qū)動的明顯趨勢。在2001年的國際埃森焊接展覽會上，不少于12家制造商展示了使用伺服電機驅(qū)動技術(shù)的焊接設(shè)備（安裝在微型點焊機、手動和機器人焊槍，以及基座式點焊機上）。根據(jù)專家預(yù)測，由于焊接質(zhì)量好和焊接周期較短，所

35、以氣動焊接設(shè)備將會越來越多地被伺服驅(qū)動的焊接設(shè)備所取代。另外，一些制造商展示的焊槍采用氣冷伺服電機驅(qū)動，對電極需要施力和對焊接周期時間有要求的焊接任務(wù)有廣泛的應(yīng)用前景。    帶有焊頭壓電線性驅(qū)動的微型點焊裝置，具有理想的重新設(shè)定參數(shù)的特性，并能方便地對移動路線進(jìn)行編程。由于其機械結(jié)構(gòu)堅固穩(wěn)定和采用了壓電驅(qū)動技術(shù)，所以使焊接前后定位所需的時間很短。因此，可以不失時機地從工作清理階段轉(zhuǎn)換到工作階段，積蓄焊接的動力。由于機構(gòu)堅固和采用了動態(tài)性能極高的驅(qū)動系統(tǒng)，使焊槍電極頭更適用于自動焊接裝置中，焊接效率很高。    用于沖法鉚接和點焊的普

36、通焊槍，在運動速度和精度方面受到要求更加嚴(yán)格的高生產(chǎn)率的機器人的挑戰(zhàn)。為了能夠達(dá)到較大的工作范圍，而折彎程度最小，通過精心設(shè)計開發(fā)了新一代的機器人焊槍，制造材料采用了結(jié)構(gòu)極輕的碳纖維加強塑料（CFRP）。根據(jù)研究成果，經(jīng)過精心試驗優(yōu)化后制造了一個焊槍樣品。最近研制的結(jié)構(gòu)有一個縱向加強的非常堅固的彎曲臂和可提供強大的反作用力，竟然可以通過在線控制補償角度的偏移。這一應(yīng)用促進(jìn)了人們進(jìn)一步開發(fā)更好的現(xiàn)代纖維材料制造輕型結(jié)構(gòu)的潛力。     激光技術(shù)和使用激光束加工材料    盡管功率在12mm×mrad4kW以上的Nd：YAG固體

37、激光器的光束質(zhì)量極高，也不可能達(dá)到CO2激光器的應(yīng)用廣度。正是由于CO2激光器的使用成本和維修成本較低，因此它能夠得到廣泛的應(yīng)用。     例如，3kW的層流CO2激光器可工作大約40000h，每小時的工作成本約為6馬克。這種激光用普通CO2激光器的功率的一半時，在1.5mmin的焊接速度不變時，幾乎仍能達(dá)到同樣的焊接熔透深度。當(dāng)對鋼材的焊接熔透深度為4mm，激光束的功率一樣時，Nd：YAG固體激光器的焊接速度只有CO2激光器的一半。    只有在用三維多軸鉸接臂機器人的時候，使用Nd：YAG激光器的總投資才低于使用CO2激光器的情況

38、，原因是通過光學(xué)纖維Nd：YAG激光器的光束傳輸比較簡單。而在遠(yuǎn)距離焊接時，CO2激光器的激光束要通過鏡頭聚焦，掃描器的光學(xué)系統(tǒng)可以自由地將激光束定位在工件表面。聚焦透鏡安裝在一個電動滑軌上，可以在1500mm×1500mm×400mm的空間確定加工點。選用移動式反射鏡裝置，能夠延伸到干擾邊緣后面的焊點。    將激光束焊接與弧焊工藝相結(jié)合可以獲得一種值得注意的焊接工藝：即CO2激光束與氣體保護金屬極電弧焊工藝相結(jié)合的工藝。采用該工藝，能對不同級別的鋼材進(jìn)行高效率的焊接。使用這種工藝的目的是為了確定對焊接不同厚度的鋼板時允許的最大間隙寬度ama

39、x。在鋼板厚度t5mm時，間隙寬度為2mm；當(dāng)t=8mm時，寬度為1.35mm；當(dāng)t12mm時，寬度為0.7mm。焊縫是在重力狀態(tài)下加工形成的，無需任何焊縫背后的熔液支持。在對20mm厚的鋼板進(jìn)行橫向焊接時，可搭接的間隙寬度asssmax可達(dá)0.7mm，而不會產(chǎn)生任何技術(shù)問題。最佳工藝的其他方面還包括設(shè)定焊接和焊絲送絲的速度和選擇焊絲的直徑。    人們對這種組合式的焊接工藝進(jìn)行了試驗，并在實際的焊接工作中進(jìn)行了演示。例如，在邁爾造船廠，成功地焊接了幾張7.512mm厚、10m長的鋼板，焊接速度達(dá)到2mmin。在上述的組合式焊接工藝中，增加電弧的組合還可以進(jìn)一步提

40、高該工藝的優(yōu)點，例如將每單位長度的能量降到最小，提高焊接速度及搭接接頭間隙的能力。    一種結(jié)構(gòu)結(jié)實緊湊、易于操作的“工具”是二極管激發(fā)的Nd：YAG激光器和其高質(zhì)量的激光束。熱鏡頭效應(yīng)限制了光束質(zhì)量的改善，進(jìn)一步改進(jìn)的目標(biāo)是把光束的參數(shù)進(jìn)一步提高，并將其輸入到100m的玻璃纖維中，這樣獲得的光束質(zhì)量就可與CO2激光器的光束媲美了。    這里比較有發(fā)展前景的是盤式激光器和層流式激光器。在2001年的激光技術(shù)展覽會上，HASS激光技術(shù)公司首次展示了盤式激光器的樣機。展出樣機的激光器功率為1.3kW，光纖維的直徑為0.15mm。燈激發(fā)

41、和二極管激發(fā)的棒式激光器存在激光束功率引起的熱鏡頭問題，而盤式激光器實際上不再有熱鏡頭問題。由于盤式激光器具有與CO2激光束類似的優(yōu)質(zhì)光束，通過光纖耦合的方法可以標(biāo)定改變其功率，這比棒式激光器標(biāo)定的功率要大許多倍。    使用輸出功率大于4kW的二極管激發(fā)的固體激光器，對于鋁合金的焊接具有決定性的意義。這些系統(tǒng)的光束質(zhì)量特別好，能夠瞬間注人直徑為0.4mm的光纖中。激光束的聚焦能力極大地依賴于光纖的截面積。這表明這種新一代的固體激光器的潛力是“點”直徑更小，功率密度更高。功率密度高使人們能夠進(jìn)行以連續(xù)波的模式進(jìn)行焊接。例如，首先用于對小型樣品和小零件的各種連接，如對接、T形焊接和搭接進(jìn)行了研究。零件的材料是AlMgSi0.7（厚度：3mm）和AlMg3（厚度：1.6mm）鋁合金。高質(zhì)量的焊道形狀只有在純粹的連續(xù)波狀態(tài)才有可能。當(dāng)使用千瓦級的二極管激發(fā)的Nd：YAG激光器焊接鋁時，在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)都能獲得很高的可靠性。    文獻(xiàn)中還介紹了一種影響焊縫幾何形狀和質(zhì)量的新方法。這是根據(jù)熔池中電磁力的影響，使產(chǎn)生不同的熔池流動和熱輸入量。這樣就能有選擇地改變焊縫的形狀、穿透深度、焊道外形和減少氣孔的形成。    當(dāng)用激光束處理管道、圓筒和襯套的內(nèi)表面時，即使