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設計參考/Design Reference

焊接技術的發展現狀_焊接技術的發展趨勢

-----2019-05-06

 

什么是焊接技術

  焊接技術就是高溫或高壓條件下,使用焊接材料(焊條或焊絲)將兩塊或兩塊以上的母材(待焊接的工件)連接成一個整體的操作方法。

  焊接技術是隨著金屬的應用而出現的,古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國商朝制造的鐵刃銅鉞,就是鐵與銅的鑄焊件,其表面銅與鐵的熔合線蜿蜒曲折,接合良好。春秋戰國時期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍,是分段釬焊連接而成的。經分析,所用的與現代軟釬料成分相近。

  焊接技術發展的現狀

  近年來隨著制造業的蓬勃發展,提高焊接生產的生產率,保證產品質量,實現焊接生產的自動化和智能化越來越受到焊接生產企業的重視。現代智能控制技術、數字化信息處理技術、圖像處理及傳感器技術、高性能CPU芯片等現代高新技術的融入,使現代焊接技術取得了長足進步。

  1.焊接工藝高速高效化

  以實現高速度、高熔敷率、高質量的焊接工藝為目標,國內外在多牡多弧焊接工藝、多元氣體保護焊接工藝、活性化焊接新工藝等方面開展了廣泛深入的研究,且取得了顯著成效。在多絲多弧焊接新:工藝方面,日本、瑞士、德國等國公司在多根焊絲配以單個或多個電源方面開展了大量的焊接研究丁作,在提高焊接生產速度和金屬熔敷率方面取得了一些實用化的成果。

  2.焊接質量控制智能化技術

  焊縫跟蹤是保證自動焊接質量的關鍵。在焊縫自動跟蹤方面,采用的技術及獲得的成果比較多。在熔滴過渡控制方面,由于焊接電源控制數字化技術的發展及先進電子元件在焊接領域的應用,使得對熔淌控制的研究達到了相當高水平。

  3.焊接生產自動化及智能化技術水平

  焊接過程的自動化與智能化水平主要體現在焊接機器人技術的發展水平。目前應用廣泛的焊接機器人大多屬于示教再現型。此類機器人不具備對工件裝配誤差、焊接過程中的熱變形等環境變化,以及對工作對象變化的自適應能力,因此,研制新一代具有多種傳感功能的、能夠自動制訂運動軌跡、焊矩姿態和焊接參數的智能機器人將成為主要的發展方向。

焊接技術的發展現狀_焊接技術的發展趨勢

  現代焊接技術發展成果

  1.激光焊接

  在設備生產與研究上,主要生產千瓦級的CO2激光設備和1千瓦以下的固體YAG激光設備。國內對激光焊接研究主要集中在激光焊接等離子體形成機理、特性分析、檢測、控制、深熔激光焊接模擬、激光-電弧復合熱源的應用、激光堆焊等。清華大學從聲和電的角度,分析了熔透狀態的聲信號,提出了激光焊接等離子體的等效電路及電特性數學模型;在抑制等離子體的負面效應方面,國家產學研激光技術中心的肖榮詩、左鐵釧提出了雙層內外圓管吹送異種氣體法;西北工業大學的劉金合提出了外加磁場法。

  2.電子束焊接

  我國自行研制電子束焊機始于1960年代,至今已研制生產出不同類型和功能的電子束焊機上百臺,并形成了一支研制生產的技術隊伍,能為國內市場提供小功率的電子束焊機。目前,以科學院電工所的EBW系列為代表的汽車齒輪專用電子束焊機占據了國內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已接近或趕上國外同類產品的先進水平,而價格僅為國外同類產品的1/4左右,有明顯的性能價格比優勢。

  3.等離子弧焊接

  在等離子弧焊設備方面,西北工業大學開展了脈動等離子噴焊技術研究,通過在工件和噴槍陽極(噴嘴)間接入高頻的IGBT無觸點開關,成功地實現了轉移弧和非轉移弧的高頻交替工作,實現了單一電源下的等離子噴焊。西安交通大學開展了適宜于Al、Mg及其合金的變極性等離子弧焊設備的研究,主弧的正、負半波分別由兩臺直流電源供電,對工件(鋁)實現了變極性焊接,它不僅使電弧穩定,而且還有可靠的陰極清理作用。北京航空工藝研究所開展了脈沖等離子弧焊的“一脈一孔”的工藝研究;在穿孔等離子弧焊小孔特征及行為檢測方面,哈爾濱工業大學、北京航空工藝研究所以及清華大學分別通過光譜信息、電弧電壓和電流的頻譜分析,檢測小孔的建立、閉合以及小孔尺寸;在重要的應用方面,西安航空發動機公司利用自制的電源設備配以進口的等離子焊槍,實現了某航空發動機工藝的改進。

焊接技術的發展現狀_焊接技術的發展趨勢

  現代焊接技術展望

  1.尋求解決制約焊接新材料、新結構的應用途徑

  在研究開發新材料的焊接技術時,應從材料的研制與焊接技術兩個方面著手。由于先進的材料在實際焊接過程中并不一定容易焊接,造成材料的高性能和良好的焊接性要求之間的矛盾,而往往這又是難以協調的,所以要把矛盾的主要方面指向材料的研制,并且在研制高性能材料時,要把焊接性納入材料高性能的技術指標。因此,尋求解決制約焊接新材料、新結構的途徑時,焊接工程師必須和材料工程師進行合作,使新型材料的焊接質量更好、成本更低、生產效率更高、焊接產品更受市場歡迎。

  2.提高焊接產品質量,使焊接不再成為制造過程中的“薄弱環節”

  在實際焊接工程中,形成了焊接是制造過程中的“薄弱環節”這一固化思維,我們必須消除這種老化思維的影響,提高焊接質量。為此,焊接界將進行長期的研究工作,開發新的焊接工藝,進一步提高焊接質量控制的智能化技術水平,使焊縫達到“零缺陷”,并提出實現這一目標的可行性方法。

  3.改善焊接能效,提高生產效率,降低焊接成本

  新材料的研制將向著高效能、高性能和有益于保護環境的方向發展,焊接界將研究出更佳的焊接工藝,研制出更優良的焊接電源并開發出相應的控制技術,提高自動化程度,擴大機器人的應用范圍;減少廢品率和返修率,降低焊接成本,提高生產效率,徹底消除“焊接是制造工序障礙”的觀念。

  4.全面改善焊接生產環境,提升焊接行業的整體形象,吸引高素質人才的加盟

  新材料的研制、先進焊接工藝的應用不僅降低了材料與能源的消耗,而且將焊接對自然資源的影響降到最低程度,通過消除煙塵、噪音和輻射,使焊接工作環境更具吸引力;新型焊接技術的應用、焊接自動化及機器人的發展和多種高新技術在焊接領域中的應用,必將改變焊接行業的負面影響,吸引更多的年輕科技工作者,保證焊接技術領域的人才需求。

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