現(xiàn)代焊接技術(shù).doc

現(xiàn)代焊接方法分類的依據(jù)：母材是否熔化：液相連接：母材熔化； 固相連接：母材不熔化。（釬焊：固-液相接）固相連接：壓力焊：塑性變形（主因）。； 擴散連接：界面擴散（主因）。激光焊特性：1、單色性（高能量）；2、方向性（高能量密度）；3、相干性（高能量密度）。激光焊的兩種類型：傳熱焊（薄板）：p106w/cm2，液態(tài)熔池：匙孔狀；液態(tài)金屬不規(guī)則波動。焊縫成形：H/B大，焊縫變形小。激光焊匙孔焊（深熔焊）原理1、高能量密度激光照射工件，母材熔化并汽化，形成金屬蒸汽。2、金屬蒸汽的反作用力使液態(tài)熔池凹陷。3、由于光壁聚焦效應(yīng)，激光深入熔池內(nèi)部，形成匙孔。4、當(dāng)金屬蒸汽的反作用力使液態(tài)金屬表面張力和重力平衡時，匙孔穩(wěn)定。5、當(dāng)工件移動時，液態(tài)金屬凝固形成焊縫。激光焊中的等離子體形成原因：金屬蒸汽和保護氣體：吸收激光，產(chǎn)生電離，形成等離子體。危害：1、在熔池上方吸收激光，對熔池形成屏蔽；2、對激光形成散射，形成圖頂狀焊縫。防止措施：1、對于熔池上方通惰性氣體；2、對熔池上方通低溫氣體；3、 采用高頻脈沖激光焊；4、采用短波長激光。激光器組成：工作介質(zhì)，激勵源，光子諧振腔。激光的產(chǎn)生原理：1、 受激輻射：高能級粒子受到光子作用，向低能級躍遷，并發(fā)射出于入社光子相同的光子的過程。2、 工作物質(zhì)：激光活性物質(zhì)：合適的能級及適當(dāng)?shù)募睢?、 粒子的反轉(zhuǎn)：平衡態(tài)時，高能級粒子數(shù)少于低能級粒子數(shù)； 反轉(zhuǎn)態(tài)時，高能級粒子書多余低能級粒子數(shù)。原理：在外界激勵作用下，工作物質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，高能級粒子發(fā)生受激輻射，在光學(xué)諧振腔的作用下，產(chǎn)生大量的固態(tài)受激輻射光子，耦合形成激光。光學(xué)諧振腔的作用：1、提供正反轉(zhuǎn)，保證產(chǎn)生大量固態(tài)受激輻射光子；2、耦合輸出激光；3、保證激光單色性和方向性。激光器的分類：氣體激光器和固體激光器 透射式（固體激光器）和反射式（co2氣體激光器）Cu和Si為什么能做反光材料？Cu：對co2激光反射率高；破壞閥值高；不易拋光，成本高；Si： 對co2激光反射率低（鍍銀）；破壞閥值低（激光功率?。?；熱穩(wěn)定性好，熱變形小，易拋光。熔池的行為特征：熔池含高流動波動1、 熔深周期性變化；2、形成層狀結(jié)構(gòu)；3、焊根部形成細晶；4、 易形成氣孔。為什么激光焊不容易形成熱裂紋？熱裂紋敏感度不高：1、凝固速度快，S、P不易偏析；2、 激光凈化效應(yīng)，降低焊縫S、p含量；3、形成相變壓應(yīng)力。離焦量F：工件上表面與激光焦表面的距離。正離焦量（F0）；負(fù)離焦量（F0）薄板：正離焦量 厚板：負(fù)離焦量 電子束焊原理：1、 給陰極通電流，陰極被加熱產(chǎn)生電子；2、 在陰極和陽極之間加強電場，使電子加速，具有高能量（加速電壓）；3、 電子經(jīng)靜透鏡和磁透鏡兩次聚焦，具有高能量密度；4、 光電子束轟擊工件，材料熔化并蒸發(fā)，金屬蒸氣的反作用力使液態(tài)熔池凹陷；5、 當(dāng)金屬蒸汽的反作用力、液態(tài)金屬的重力表面張力平衡時，形成穩(wěn)定匙孔。6、 液態(tài)金屬凝固形成焊縫。電子束焊的特點1. 高能量密度，焊縫密度比大 2.熱變形，焊縫強度高 3.可控性好，控制響應(yīng)快4.材料的運用廣 5.工件尺寸，形狀受真空的限制 6發(fā)生x射線，嚴(yán)加防護7電子束受磁力干擾 8對對中調(diào)整要求高電子槍（核心）作用：陰極產(chǎn)生 加速陰陽極間強電場 聚焦電子束（靜透鏡：柵極；磁透鏡）磁偏轉(zhuǎn)線圈1、電子束偏轉(zhuǎn) 2、電子槍偏轉(zhuǎn) 3、工件偏轉(zhuǎn)避免措施金屬蒸汽進入電子槍：1、電子散射，能量降低；2、高壓擊穿（最怕發(fā)生）。真空系統(tǒng)：低真空（101pa）：機械泵 高真空（10-110-3pa）：機械泵+擴散泵 分子泵接頭設(shè)計焊縫可達性好：1、有足夠?qū)挾仍试S電子束通過；2、工件處于電子束工作距離之內(nèi)；3、電子束工作距離內(nèi)無干擾磁場。電子束焊工藝參數(shù)：1、加速電壓Ua；2、束流Ib；3、焊接速度v；4、聚焦電流If；5、 工作距離d聚焦。電子束焊的特有缺陷1、 熔深不均勻：改變方法：1、變焦點焊；2、增大匙孔；3、電子束掃描；4、散焦 適度2、 焊縫偏離 干擾磁場退磁 把它放到交變磁場中；溫度加熱到居里點以上等離子弧形成原理1、 將鎢極內(nèi)縮在壓縮噴嘴內(nèi)，迫使電弧只能由壓縮噴嘴中釋放出來；2、 在鎢極與壓縮噴嘴間通李子奇，對鎢極高頻激發(fā)產(chǎn)生電子；3、 電子與離子氣分子碰撞，形成帶電粒子，帶電粒子與電子、離子氣分子形成反復(fù)碰撞；4、 離子氣分子產(chǎn)生“雪崩”式電離，形成等離子弧。等離子弧是壓縮電弧。三個壓縮作用：1、機械壓縮：前提條件；2、熱壓縮：本質(zhì)因素； 3、電磁壓縮：附加作用。不同：能量密度：106w/cm2；電弧形態(tài)：柱狀；熱量來源：弧柱區(qū)的等離子體；電弧靜特性：電弧電壓高。等離子弧的類型：非轉(zhuǎn)移?。╬較低）；轉(zhuǎn)移?。╬高）1、先正極接壓縮噴嘴，非轉(zhuǎn)移??；2、將正極轉(zhuǎn)移到工件上，非轉(zhuǎn)移弧熄滅，轉(zhuǎn)移弧形成；聯(lián)合?。合日龢O接壓縮噴嘴，非轉(zhuǎn)移弧；2、將正極轉(zhuǎn)到工件上，聯(lián)合弧形成。等離子弧焊電源接法：直流正接（W極陰極 負(fù)極 熔深大，好）；直流反接（W極接正極，工件接負(fù)極 不好）破壞氧化膜，鎢極燒損嚴(yán)重，熔深小。等離子弧焊類型1、 小孔/穿孔焊2、熔融焊 （無匙孔）3微束焊壓縮噴嘴直徑小1、 弧焊電源1、 外特性：垂直外特性；2、空載電壓：先Ar起弧，在Ar+He/H2。空載電壓：UArUAr+He/H2；焊槍：對焊槍的要求：1、 鎢極與壓縮噴嘴間應(yīng)絕緣；2、離子氣和保護氣應(yīng)分別通入焊接槍并獨立控制；3、可對壓縮噴嘴和鎢極分別水冷；4、鎢極與壓縮噴嘴應(yīng)嚴(yán)格同軸。2、 壓縮噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)：1、孔道直徑dn；2、孔道長度L0；3、壓縮角。微電子束焊工藝參數(shù)之間的相互作用：1、 焊接電流：I太大，燒穿，h/b較??；I大，小孔效應(yīng)大，h和h/b大。2、 焊接速度：v大。熱輸入小，h??；h要求一定時，v要小，熱輸入要小，否則易產(chǎn)生雙弧燒損。3、 離子氣：流量LI:I一定時，熱輸入大，LI大；Q一定時，LI大，I?。籐I一定時，I大，Q大4、保護氣：Lb太小沒保護效果差；Lb太大，易形成紊流。LI/Lb應(yīng)保持適當(dāng)。5、噴嘴到工間距離d（5mm）：d太大，電弧熔透減小；d太小，易產(chǎn)生飛劍并附著，形成雙弧。雙弧現(xiàn)象：1、雙?。恨D(zhuǎn)移弧（鎢極工件間）；串聯(lián)弧（鎢極噴嘴工件間）。2、形成機理：壓縮噴嘴孔道周圍的冷氣膜中戴少量帶點粒子，經(jīng)壓縮噴嘴傳遞小電流，稱為“噴嘴電流”。當(dāng)冷氣膜被擊穿時，帶電粒子數(shù)劇增，使噴嘴電流急劇增大，形成雙弧。3、影響冷氣膜擊穿的因素：1、鎢極與壓縮噴嘴同軸度差；2、壓縮噴嘴冷卻差；3、壓縮噴嘴孔徑比太大；4、壓縮噴嘴上有飛劍氧化物。4、后果：1、破壞熱壓縮效應(yīng)，電弧穩(wěn)定性變差；2、導(dǎo)致壓縮噴嘴損壞，焊接過程中斷。5、防治措施：1、保證鎢極與壓縮噴嘴嚴(yán)格相同；2、加強壓縮噴嘴的冷卻；3、減小壓縮噴嘴孔徑比；4、增大工件與噴嘴距離，并及時清理噴嘴；5、降低轉(zhuǎn)換電流。等離子弧焊工藝穩(wěn)定性：工藝穩(wěn)定性較差改進措施：1、采用較小的壓縮效應(yīng)；2、采用分體式焊槍，減少雙??；3、改善設(shè)備性能和過程控制方法；4、對焊接過程進行閉環(huán)控制；5、采用脈沖等離子弧焊。等離子弧焊的優(yōu)點：脈沖等離子弧焊：1、熱輸入易控制；2、HAZ和焊接變形??；3、電弧及焊接過程穩(wěn)定性較好；4、易形成細晶組織，降低缺陷的敏感性；5、適用于全位置焊。微束等離子弧焊（I15A 聯(lián)合弧）：1、小孔徑壓縮噴嘴；2、電?。郝?lián)合弧 非轉(zhuǎn)移弧；3、高空載電壓 轉(zhuǎn)移弧；4、對LI和Lb精確控制。強流等離子弧焊15A 或30A以上：穿孔焊：打底焊 轉(zhuǎn)移?。?采用電弧 熔融焊：蓋面 聯(lián)合弧。攪拌摩擦焊：固相焊、壓力焊基本原理：1、 將工件對中壓裝，防止焊接過程中工件移動；2、將攪拌針壓力焊道，直到軸肩與工件表面接觸；3、攪拌針停留一段時間使金屬具有足夠熱烈性產(chǎn)生塑性流動；4、當(dāng)攪拌頭移動時，塑性流動金屬填充攪拌針留下的孔洞，形成連續(xù)的焊縫。攪拌摩擦過程1、攪拌頭壓入階段2、攪拌停留階段（預(yù)熱階段）：產(chǎn)生足夠熱量；形成充分的熱塑性流動；3、攪拌頭移動焊接階段4、攪拌頭停留保溫階段：熱塑性流動金屬充分填充孔洞，保證焊縫成形。5、攪拌頭撤回階段。攪拌摩擦焊產(chǎn)熱：1、 攪拌針與工件摩擦產(chǎn)熱（最主要來源）；2、軸肩與工件表面產(chǎn)熱；3、金屬塑性流動產(chǎn)熱；4、塑性金屬的流動。塑性金屬的流動： 旋轉(zhuǎn)與焊接方向是否一致前進面