焊接技能綜合實(shí)訓(xùn)模塊七課件

1、任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊任務(wù)二電阻焊任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊模塊七 其他焊接實(shí)訓(xùn)技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)真空釬焊使用方法。 在真空設(shè)備上進(jìn)行硬釬焊。真空釬焊設(shè)備結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用情況。 真空系統(tǒng)原理及操作程序。任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊 如圖7-1所示，這是一個(gè)不銹鋼管與Al2O3的復(fù)合管接頭。一側(cè)是金屬，一側(cè)是陶瓷。如何焊接呢？提出任務(wù)任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊圖7-1雙材料管接頭分析任務(wù)任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊 用常用的金屬熔化焊方法，如果接頭兩側(cè)材料的熔點(diǎn)相差太大，則難以焊接。另一方面，即使是同種材料，如鋼材，隨著含碳量的上升以及合金元素含量的上升，用電弧焊方法難以實(shí)現(xiàn)有效焊接。 應(yīng)該采用第三種材

2、料，浸潤到接縫中以實(shí)現(xiàn)有效的連接。這種方法就是釬焊。焊接時(shí)，用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，用液態(tài)釬料潤濕母材和填充工件接口間隙并使其與母材相互擴(kuò)散，形成連接。釬焊變形小，接頭光滑美觀，適合于焊接精密、復(fù)雜和由不同材料組成的構(gòu)件，如蜂窩結(jié)構(gòu)、透平葉片、硬質(zhì)合金刀具和印刷電路板等。利用活性釬料在真空條件下釬焊陶瓷、金剛石等極難潤濕類材料時(shí)，因氧氣被隔絕、降低了表面張力并且釬料中的活性組分得到了很好的保護(hù)，可以獲得很理想的焊接頭。真空釬焊爐見圖7-2。釬焊前對(duì)工件必須進(jìn)行細(xì)致加工和嚴(yán)格清洗，除去油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。間隙一般要求為 0.010.1 mm。任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊

3、圖7-2真空釬焊爐任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊安全與防護(hù)目前真空管式高頻電源、IGBT逆變電源都可用于感應(yīng)釬焊。高頻感應(yīng)加熱電源在工作過程中高頻電磁場泄漏嚴(yán)重，對(duì)其周圍環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重電磁波污染，主要表現(xiàn)為無線電波干擾和對(duì)人員身體健康的危害兩個(gè)方面，同時(shí)污染的強(qiáng)度又和高頻電源的功率成正比，所以在進(jìn)行感應(yīng)釬焊時(shí)，必須對(duì)高頻電磁場泄漏采取防護(hù)措施，以降低對(duì)環(huán)境和人體的污染，使其達(dá)到無害的程度。高頻電磁場對(duì)人體的危害主要是引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能障礙和交感神經(jīng)緊張為主的植物神經(jīng)失調(diào)。主要癥狀是頭昏、頭痛、全身無力、疲勞、失眠、健忘、易激動(dòng)，工作效能低，還有多汗消瘦等癥狀發(fā)生。但是造成上述機(jī)能的障礙，不屬于器

4、質(zhì)性的改變，只要脫離工作現(xiàn)場一段時(shí)間，人體即可恢復(fù)正常。任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊采用整體屏蔽，即將高頻設(shè)備和饋線、感應(yīng)線圈等都放置在屏蔽室內(nèi)，操作人員在屏蔽室外進(jìn)行操作。屏蔽室的墻壁一般用鋁板、銅板或鋼板制成，板厚一般為1215 mm。操作時(shí)對(duì)需要觀察的部位可裝活動(dòng)門或開窗口，一般用40目(孔徑0.450 mm)的銅絲屏蔽活動(dòng)門或窗口。對(duì)于功率較大的高頻設(shè)備還可用復(fù)合屏蔽的方法增強(qiáng)防護(hù)效果。通常是在屏蔽室內(nèi)將高頻變壓器和饋線等高頻泄漏源先用金屬板或雙層金屬網(wǎng)進(jìn)行局部屏蔽，為了解決高場強(qiáng)的近區(qū)裝置的發(fā)熱間題，屏蔽罩需留有適當(dāng)?shù)目p隙，以切斷感生電流，這當(dāng)然對(duì)高頻防護(hù)是不利的。為了高頻加熱設(shè)備工作

5、安全，要求安裝專用地線，接地電阻要小于4 。而在設(shè)備周圍，特別是工人操作位置要鋪耐壓35 kV絕緣橡膠板。設(shè)備啟動(dòng)操作前，仔細(xì)檢查冷卻水系統(tǒng)，只有當(dāng)水冷系統(tǒng)工作正常時(shí)，才允許通電預(yù)熱振蕩管。設(shè)備檢修一般不允許帶電操作，如實(shí)在需要帶電檢修，操作者必須穿絕緣鞋，帶絕緣手套，必須另有專人監(jiān)護(hù)。停電檢修時(shí)，必須切斷總電源開關(guān)，并用放電棒將各個(gè)電容器組放電后，才允許進(jìn)行檢修工作。1多功能真空爐 1臺(tái) 2真空裝置 1臺(tái) 3高頻感應(yīng)加熱裝置 1臺(tái) 4感應(yīng)器 1臺(tái) 5釬料H62 黃銅 1塊 HL302 1塊 銀銅鈦活性釬料 1塊 6試片（25 mm25 mm1 mm） 低碳鋼 (Q235) 2塊 不銹鋼(1C

6、r18Ni9Ti) 2塊 陶瓷Al2O3 2塊 設(shè)備儀器及材料的選用任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊操作要領(lǐng)1.檢查真空系統(tǒng)主閥、前級(jí)閥、粗抽閥、放氣閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)，如有開啟應(yīng)先關(guān)閉。2.啟動(dòng)水泵，接通冷卻水，水壓在0.2 MPa左右。 3.開啟控制柜電源，打開真空計(jì)開關(guān)，啟動(dòng)機(jī)械泵。4.打開前級(jí)閥，啟動(dòng)擴(kuò)散泵預(yù)熱。5.將母材和釬料表面氧化膜打磨干凈，用丙酮清洗去除油污裝配好，放入爐內(nèi)，關(guān)閉爐門。6.預(yù)熱40分鐘后，關(guān)閉前級(jí)閥，打開粗抽閥，粗抽真空約10分鐘，真空度應(yīng)在1.310-2 Pa左右。因擴(kuò)散泵處于加熱工作狀態(tài)，為避免擴(kuò)散泵油過熱，前級(jí)閥不能長時(shí)間關(guān)閉。此時(shí)，如

7、果真空計(jì)示值偏大則可能有泄漏，應(yīng)關(guān)閉粗抽閥，打開前級(jí)閥，進(jìn)行檢查。7.關(guān)閉粗抽閥，打開前級(jí)閥，打開主閥，真空室抽真空。8.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，當(dāng)真空室到適當(dāng)真空度后即可開啟主加熱電源升溫。到溫后保溫適當(dāng)時(shí)間，完成焊接，即可關(guān)閉主加熱電源，隨后冷卻。9.真空系統(tǒng)不能馬上關(guān)閉，要待真空室冷卻到適當(dāng)溫度后才可關(guān)閉。關(guān)閉順序?yàn)椋宏P(guān)主閥、關(guān)擴(kuò)散泵加熱電源、關(guān)前級(jí)閥、關(guān)機(jī)械泵。10.當(dāng)真空室冷卻到80 以下時(shí)，即可打開放氣閥，打開爐門，盡快取出工件；再關(guān)上爐門，關(guān)閉放氣閥，啟動(dòng)機(jī)械泵，打開粗抽閥，粗抽真空度到1.310-2 Pa左右，關(guān)閉粗抽閥，關(guān)閉機(jī)械泵，以免爐內(nèi)保溫材料吸潮。11.最后，關(guān)閉水泵，關(guān)閉控制柜

8、及所有電源。12.如用自制真空裝置，到適當(dāng)真空度后即可用高頻感應(yīng)電源做外熱電源進(jìn)行焊接。每焊完一件即可關(guān)閉真空室擋板閥，開啟放氣閥，打開真空室，取出工件。然后再裝入工件，關(guān)閉放氣閥，打開真空室擋板閥，抽到真空后又可進(jìn)行焊接。完成工作后停泵順序如上所述，并且沒有真空室冷卻過程，效率較高。任務(wù)一 陶瓷Al2O3釬焊任務(wù)二電阻焊技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)熔核的形成過程。選擇點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)的一般原則和方法。焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)熔核尺寸及接頭強(qiáng)度的影響。提出任務(wù)任務(wù)二電阻焊電阻焊是壓力焊的一種，它是利用電流通過焊件及其接觸面產(chǎn)生的電阻熱加熱金屬，在壓力作用下實(shí)現(xiàn)焊接的。電阻焊的類型(按接頭形式和工藝方法分類)有：點(diǎn)焊、縫焊、

9、凸焊和對(duì)焊等。點(diǎn)焊的特點(diǎn)：以強(qiáng)大電流短時(shí)間通過被圓柱形電極壓緊的搭接工件，在電阻熱及其壓力下形成熔核。在形成熔核的同時(shí)，熔核周圍金屬也被加熱到高溫，在電極壓力作用下產(chǎn)生塑性變形及強(qiáng)烈的再結(jié)晶過程，并在結(jié)合面上形成共同晶粒。熔核周圍這一環(huán)狀塑性區(qū)域稱為塑性環(huán)，它也有助于點(diǎn)焊接頭承受載荷。點(diǎn)焊工藝過程是被焊接金屬受到熱和機(jī)械力作用的過程，而施加焊接壓力和通以焊接電流是形成點(diǎn)焊接頭的基本條件。任務(wù)二電阻焊1.接頭的形成過程分析任務(wù)任務(wù)二電阻焊2.接頭強(qiáng)度和熔核直徑的關(guān)系 點(diǎn)焊接頭的靜載強(qiáng)度，一般包括拉剪強(qiáng)度、正拉強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度等。接頭的靜載強(qiáng)度除決定于母材的強(qiáng)度和厚度外，還受到熔核的形狀和尺寸、接頭

10、的組織，內(nèi)部和外部的缺陷。殘余應(yīng)力、接頭搭邊尺寸、焊點(diǎn)的間距和排列等因素的影響，而最重要的影響因素是熔核直徑。一般情況下，低碳鋼板在不同的規(guī)范條件下焊接時(shí)接頭的拉剪強(qiáng)度與熔核直徑、塑性環(huán)直徑之間基本上成正比關(guān)系，因此只要獲得符合技術(shù)條件要求的熔核尺寸，一般都能保證足夠的靜載強(qiáng)度。 接頭的塑性指標(biāo)用延性比來表示，延性比是正拉強(qiáng)度/拉剪強(qiáng)度的比率。延性比的值是：碳素結(jié)構(gòu)鋼一般大于0.25；低碳鋼在0.30.7范圍內(nèi)變動(dòng)。一般而論，含碳量越高，延性比往往越低。焊接規(guī)范，特別是焊接時(shí)間，對(duì)于延性比的影響較大。3.參數(shù)對(duì)于熔核尺寸和接頭強(qiáng)度的影響任務(wù)二電阻焊 點(diǎn)焊的基本參數(shù)有焊接電流IW(kA)、通電時(shí)

11、間tW(周)、焊接壓力FW(N)、電極端面形狀和尺寸等。其中前三個(gè)參數(shù)是形成點(diǎn)焊接頭的三大要素。點(diǎn)焊時(shí)合理地選擇這些參數(shù)，并使這些參數(shù)保持穩(wěn)定，是獲得優(yōu)質(zhì)接頭的重要條件。 (1)焊接電流IW(kA) 焊接電流是最重要的點(diǎn)焊參數(shù)。點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q=I2WRtW，當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，Q與IW2的平方成正比。當(dāng)焊接電流較小時(shí)，加熱量不足，不能形成熔核或熔核尺寸很小。隨著焊接電流的增加，熔核尺寸迅速擴(kuò)大。但焊接電流過大，加熱過于強(qiáng)烈，熔核擴(kuò)展速度大于塑性環(huán)擴(kuò)展速度時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重飛濺，使焊接質(zhì)量下降。因此，焊接電流的選擇應(yīng)以不產(chǎn)生飛濺。 在點(diǎn)焊過程中，由于電源電壓的波動(dòng)、多臺(tái)焊機(jī)同時(shí)通電的相互干擾、

12、焊接電流的分流、磁性材料伸入焊接回路等，都可能導(dǎo)致焊接電流的變化。保證在通電中、后期具有足夠的電流密度，對(duì)于提高焊接質(zhì)量有較大意義。任務(wù)二電阻焊 (2)焊接時(shí)間tW(周) 焊接時(shí)間的影響與焊接電流相類似。由于溫度場的建立要有一個(gè)過程，當(dāng)焊接時(shí)間過短時(shí)，不能形成熔核。增長焊接時(shí)間，焊接區(qū)中心部位首先出現(xiàn)熔核，并隨時(shí)間延長迅速長大。伴隨熔核長大及塑性環(huán)擴(kuò)展，工件接觸面積增加，工件內(nèi)部電阻及電流密度降低，散熱加強(qiáng)，熔核擴(kuò)展速度緩慢，最終達(dá)到熔核尺寸的飽和值。如果在熔核尺寸飽和后繼續(xù)加熱，一般不會(huì)產(chǎn)生飛濺。這時(shí)由于塑性環(huán)還有一定擴(kuò)大，拉剪強(qiáng)度略有增加，但強(qiáng)度分散性增大，正拉強(qiáng)度有所下降。 (3)電極壓

13、力FW(N) 電極壓力主要影響焊接區(qū)金屬的塑性變形及接觸面積，從而影響焊接區(qū)的電阻、電流密度及散熱。當(dāng)焊接壓力過小時(shí)，由于焊接區(qū)金屬的塑性變形范圍及變形強(qiáng)度不足，造成電流密度過大，加熱速度大于塑性環(huán)擴(kuò)展速度，從而產(chǎn)生飛濺。隨著焊接壓力的增加，焊接區(qū)接觸面積增大，工件的總電阻及電流密度減小，特別是焊透率下降更快。 如果在增大焊接壓力的同時(shí)，相應(yīng)增大焊接電流，則可保證焊點(diǎn)核心尺寸及接頭強(qiáng)度基本不變。 電極壓力的大小，對(duì)焊接區(qū)的塑性變形有很大影響。提高電極壓力，將能有效地防止飛濺、裂紋、縮孔等缺陷的產(chǎn)生。 在焊接過程中，通電前，由于電極向下移動(dòng)，摩擦力向上，使實(shí)際電極壓力減小。在通電過程中，由于金屬

14、膨脹，把電極向上推移，使實(shí)際加壓力增大。所以在焊接過程中，實(shí)際的電極加壓是一動(dòng)態(tài)過程。摩擦力越大，實(shí)際電極加壓的變化越大。 (4)電極端面形狀和尺寸 電極端面形狀和尺寸也直接影響到焊接區(qū)的接觸面積及電流密度。它們對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量的影響與電極壓力相類似。電極端面形狀主要依據(jù)被焊接材料的特性而選定。對(duì)于低碳鋼可選用錐形電極或平面電極。電極端面直徑ddj主要是根據(jù)焊點(diǎn)核心直徑dh來選擇，一般選擇ddj(1.11.2) dh 。任務(wù)二電阻焊任務(wù)二電阻焊 (5)規(guī)范參數(shù)的選擇 當(dāng)電極端面形狀和尺寸選定以后，焊接規(guī)范的選擇主要是考慮焊接電流、通電時(shí)間及電極壓力。這三個(gè)參數(shù)與焊接時(shí)的發(fā)熱、散熱都有直接聯(lián)系，可相

15、互匹配成硬、中、軟三種規(guī)范，或稱A、B、C三種規(guī)范，各種規(guī)范分別適用于A、B、C(或一、二和三)類焊接接頭。 所謂硬規(guī)范是指采用大的焊接電流，短的通電時(shí)間，并相應(yīng)提高電極壓力。軟規(guī)范是指采用小的焊接電流、小的電極壓力及長的通電時(shí)間。介于二者之間的規(guī)范是中規(guī)范。 從發(fā)熱考慮，產(chǎn)生的焦耳熱與I2WtW成正比，從理論上講，采用大電流短時(shí)間，或者小電流長時(shí)間的焊接規(guī)范，能產(chǎn)生同樣的熱量。但焊接的時(shí)間越長，熱量損失越多，當(dāng)焊接電流過小時(shí)，不可能獲得所要求的熔核尺寸及接頭強(qiáng)度。另外，當(dāng)焊接時(shí)間達(dá)到3(為點(diǎn)焊時(shí)的熱時(shí)間常數(shù))時(shí)，焊接區(qū)中心部位的溫度已基本穩(wěn)定，熔核尺寸也接近飽和。如果選擇tW 3,由于加熱的

16、時(shí)間過長，會(huì)造成焊接質(zhì)量下降。所以焊接時(shí)間的選擇應(yīng)受加熱時(shí)間常數(shù)的限制，一般選在接近3為宜?；蛘咴谌酆酥睆綌U(kuò)展速率減緩到接近飽和點(diǎn)范圍內(nèi)選擇。 焊接電流與電極壓力的匹配，應(yīng)以不產(chǎn)生飛濺為前題。根據(jù)這一前題所制定的焊接電流與電極壓力關(guān)系曲線稱為飛濺臨界曲線。但焊接壓力選擇過大，會(huì)造成固相焊接(塑性環(huán))范圍過寬，致使焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。 在一定焊接時(shí)間、焊接壓力的條件下，把增大焊接電流而不產(chǎn)生飛濺時(shí)所獲得的最大熔核直徑dm定義為最大臨界熔核直徑。當(dāng)焊接電流與電極壓力的匹配滿足dm=(1.151.2)dh時(shí)，能獲得較穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。任務(wù)二電阻焊設(shè)備儀器及材料的選用任務(wù)二電阻焊1DN2-75型點(diǎn)焊機(jī)1臺(tái)2

17、SC-16光線示波器1臺(tái)3砂輪切片機(jī)1臺(tái)4鉗形電流表1只5萬用電表1只6晶體管壓力表(5 t)1只7秒表1塊8萬能拉力試驗(yàn)機(jī)(600 t)1臺(tái)9鋼板，=1.52 mm, 30 mm100 mm10粗砂布11鋼字頭1盒任務(wù)二電阻焊 1.準(zhǔn)備過程操作過程 (1)用粗砂紙消除焊接試片的鐵銹，直到表面有金屬光澤為止。 (2)啟動(dòng)焊機(jī)、檢查焊機(jī)工作是否正常。 (3) 選擇最佳焊接規(guī)范。 初選參考焊接規(guī)范。 用一對(duì)試片焊23個(gè)焊點(diǎn)。試片的一端應(yīng)留2030 mm長，以便撕開時(shí)夾緊試片。焊接質(zhì)量應(yīng)滿足無飛濺。表面無嚴(yán)重過熱。壓抗深度約為板厚的10 % 15%。在虎鉗上用鉸杠撕開。對(duì)于1.5+1.5 mm試片。

18、熔核直徑應(yīng)為6.57.0 mm，否則應(yīng)重新調(diào)整焊接規(guī)范。 在選定規(guī)范的基礎(chǔ)上，增大焊接電流以獲得最大臨界熔核直徑dm。當(dāng)滿足dm=1.101.2 dh時(shí)，可認(rèn)為所選的即為最佳規(guī)范。否則應(yīng)重新調(diào)整所選的規(guī)范。任務(wù)二電阻焊2.焊接 (1)觀察焊接電流對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量的影響。 在已選定的最佳規(guī)范基礎(chǔ)上，固定其他參數(shù)值不變，只改變焊接電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。電流從小到大至少應(yīng)選68個(gè)不同的值，最小電流值可選6 kA左右。最大電流值應(yīng)超過13 kA.用所選的最小電流值進(jìn)行焊接應(yīng)出現(xiàn)未焊透。最好此時(shí)僅有很小的核心，但又不產(chǎn)生脫焊。最大電流值焊成的焊點(diǎn)，應(yīng)產(chǎn)生較嚴(yán)重飛濺。 每改變一次電流值，需焊4對(duì)試片，其中一對(duì)試片焊5

19、個(gè)焊點(diǎn)，取中間三個(gè)焊點(diǎn)作低倍金相磨片。另外三對(duì)試片焊單點(diǎn)，作拉剪強(qiáng)度試驗(yàn)。焊接時(shí)，記錄焊接電流及通電時(shí)間。將試驗(yàn)結(jié)果填入表7-2中。任務(wù)二電阻焊表7-1 焊接電流對(duì)接頭質(zhì)量的影響 (2)觀察焊接時(shí)間對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量的影響 在已選定最佳規(guī)范的基礎(chǔ)上，固定其他參數(shù)值不變，只改變焊接時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。焊接時(shí)間至少應(yīng)選68個(gè)不同的值。最短焊接時(shí)間可選56周波。最長焊接時(shí)間應(yīng)選30周波以上，最短焊接時(shí)間的實(shí)驗(yàn)焊點(diǎn)，必須保證出現(xiàn)未焊透，最好只有很小核心，但不應(yīng)出現(xiàn)脫焊。另外應(yīng)有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)使熔核直徑達(dá)飽和值。 每改變一次tw,焊4對(duì)試片，其中一對(duì)試片焊5個(gè)焊點(diǎn)，取中間三個(gè)焊點(diǎn)作低倍金相磨片。另外三對(duì)試片焊單點(diǎn)，作拉

20、剪強(qiáng)度試驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表7-3中。任務(wù)二電阻焊表7-2 焊接時(shí)間對(duì)接頭質(zhì)量的影響任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)激光加工數(shù)控編程的基本知識(shí)和技巧。 對(duì)不同材料、選用不同工藝參數(shù)編程進(jìn)行激光加工。數(shù)控編程基本知識(shí)。 激光焊接、切割的原理、加工過程的特點(diǎn)。 激光加工設(shè)備的組成及工作原理。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊 激光焊接以較高的能量密度和對(duì)材料較短的熱作用時(shí)間，有效減少了焊縫區(qū)的冶金損傷、熱應(yīng)力和焊接結(jié)構(gòu)的變形，提高了焊接接頭的綜合力學(xué)性能，焊接效率也大大提高。近年來發(fā)展中的激光與電弧復(fù)合熱源，一方面由于電弧稀釋等離子體、預(yù)熱工件并提高了金屬對(duì)激光的吸收率；另一方面激光可引導(dǎo)電弧，使弧柱的電

21、阻減小，場強(qiáng)降低，提高了電弧的穩(wěn)定性。因而，改善了激光焊接的工藝的適應(yīng)性，拓展了激光的工業(yè)應(yīng)用范圍。以下從新材料、異種材料、接頭性能及焊接生產(chǎn)效率等方面提供一些典型的激光應(yīng)用實(shí)例。激光應(yīng)用現(xiàn)狀1.各種新材料和高強(qiáng)材料的焊接 如鎂合金、鋁合金、鈦合金、X52、X70中厚管線鋼、鎳基合金、耐熱鋼以及復(fù)合材料等的焊接。2.基于激光的異種金屬材料焊接 黃銅紫銅、銅鋼、鋁鋼等的異種金屬材料焊接與傳統(tǒng)熔焊方法相比，焊接接頭的性能顯著提高。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊3.激光焊接高效化的工程應(yīng)用 近年來激光焊接在汽車車身的裝焊、中厚板的焊接與切割、鍍層管板的切割、管線鋪設(shè)工程、船舶制造中都取得工業(yè)化應(yīng)用新進(jìn)展，

22、且運(yùn)行成本不斷下降，對(duì)傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)或替代、生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)的大幅度提升，構(gòu)成了對(duì)激光加工技術(shù)有力的需求驅(qū)動(dòng)。 另外，值得注意的是激光與電弧的復(fù)合熱源在提高焊接速度方面的工程意義。例如，激光TIG復(fù)合熱源的焊速可以達(dá)到激光焊接的兩倍以上，這在常規(guī)TIG焊中是難以做到的，而激光MIG復(fù)合熱源的焊速則比單獨(dú)MIG提高一倍以上。在工藝特點(diǎn)上可表達(dá)為：高效節(jié)能；增加熔深；可進(jìn)行高速焊接；調(diào)節(jié)兩種熱源參數(shù)，可改善焊縫成形，熱影響區(qū)??；提高了坡口間隙的允許公差，更加容易跟蹤焊縫。這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于超高強(qiáng)鋼、超細(xì)晶粒鋼、高強(qiáng)鋁合金等焊接時(shí)低能量輸入要求具有重要的應(yīng)用價(jià)值。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊任務(wù)三激光焊

23、等其他自動(dòng)焊提出任務(wù) 激光焊接是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。它具有輸人熱量少、焊接速度高、接頭熱變形和熱影響區(qū)小、熔池形狀深寬比大、組織細(xì)、韌性好等優(yōu)點(diǎn)。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊分析任務(wù) 激光焊時(shí)熔池的熔深和形狀除了與材料本身的熱物理性質(zhì)有關(guān)外，主要受激光光斑性質(zhì)、功率密度、焊接速度，以及保護(hù)氣體等因素影響。 激光束的聚焦尺寸參數(shù)有光斑直徑d0、焦距f、焦深b0, 光斑直徑d0應(yīng)根據(jù)加工要求來確定。焦距小，則光斑直徑小。短焦距使加工頭與焊件表面之間的可用距離變小，除裝卡工件不方便外，透鏡表面還容易被熔融金屬的飛濺或產(chǎn)生的金屬蒸氣損傷，造成光學(xué)元件過早損壞。大焦深時(shí)

24、，工件沿激光入射方向在焦平面附近的較大深度范圍能接收到較高的激光能量，為激光深熔化焊創(chuàng)造條件。進(jìn)行實(shí)際激光焊之前需要調(diào)整工件的位置(高度)，以便能使材料接受到最大的激光輻射。在進(jìn)行實(shí)際激光焊時(shí)，激光焦點(diǎn)不一定是恰好在待焊工件的表面上，有時(shí)在表面下方或上方。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)激光焦點(diǎn)位于工件厚度的1/3深度時(shí)往往能獲得理想的焊縫。 激光焊時(shí)，熔深隨焊接速度的增加幾乎是呈線性下降，要根據(jù)材料的熱物理性質(zhì)、接頭形式和零件厚度等條件選擇焊接速度，應(yīng)能使材料吸收到足夠的激光能量，實(shí)現(xiàn)充分的熔化，獲得理想的熔深。焊接速度過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材科發(fā)生強(qiáng)烈汽化或焊穿；焊接速度過高時(shí)，焊縫淺，接頭性能差。 激光功率的大小也影響

25、焊縫的熔深，熔深和激光功率幾乎是成正比的。Nd：YAG激光的連續(xù)縫焊，影響熔深和焊縫形狀的還有激光脈沖能量、脈沖寬度和頻率。高的激光功率允許以較大的速度進(jìn)行焊接。在同等激光功率的情況下，Nd：YAG激光所允許的最大焊接速度較CO2激光高，這是材料表面對(duì)Nd：YAG激光的吸收率較CO2激光大的緣故。 焊接時(shí)保護(hù)氣體的作用有：防止焊縫氧化和產(chǎn)生氣孔；抑制等離子體云等。在激光焊接過程中保護(hù)氣體對(duì)焊縫的吹射，不但能防止焊縫的氧化和產(chǎn)生氣孔，而且還能把等離子體云吹散，增加熔池對(duì)激光能量的吸收。所用氣體應(yīng)該有較大的電離能，并防止保護(hù)氣體本身發(fā)生電離，產(chǎn)生等離子體。常用的保護(hù)氣體有氬氣、氦氣和氮?dú)狻Ｈ蝿?wù)三激

26、光焊等其他自動(dòng)焊任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊激光焊接的常用接頭有：對(duì)接、搭接、T型、卷邊對(duì)接等形式，如圖7-1所示。圖7-1 激光焊接常用接頭形式 常用于激光焊的材料有：鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金、高溫合金等。 鋼最常用于激光焊。碳是鋼中的合金元素，但隨著碳含量的增加，焊縫質(zhì)量和構(gòu)件的性能逐漸變差。焊縫性能也與Mn、Cr、Mo、V和Cu等元素有關(guān)。鋼中的P、S容易使焊縫產(chǎn)生裂紋，應(yīng)限制含量。 不銹鋼中奧氏體不銹鋼大多數(shù)都可用于激光焊。奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率是碳鋼的l/3它對(duì)激光能量的吸收效果比碳鋼好，在同等能量密度激光的輻射作用下，能獲得較大熔深的焊縫。對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行激光焊時(shí)，采用較高的

27、焊接速度和較低線能量也能獲得良好的焊縫。奧氏休不銹鋼的激光焊縫變形較小，但濕氣進(jìn)入焊縫會(huì)引起晶問腐蝕和開裂，所以應(yīng)采取措施對(duì)此進(jìn)行預(yù)防。鐵素體不銹鋼的激光焊接性比奧氏體不銹鋼差，其熔化焊焊縫的韌性和耐蝕性低于母材，熱影響區(qū)容易發(fā)生晶粒粗化和馬氏體相變。馬氏體不銹鋼的激光焊接性最差，這是因?yàn)槠浜缚p和熱影響區(qū)易發(fā)生馬氏體相變。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊 鋁和鋁合金的熱導(dǎo)率大，表面對(duì)激光的反射能力強(qiáng)，所以較難焊接。熔深不易控制，易在焊繞中形成氣孔。 銅對(duì)激光有強(qiáng)烈的反射作用，所以較難施實(shí)連續(xù)深熔焊，但可以使用Nd：YAG激光以脈沖方式對(duì)較薄銅板進(jìn)行點(diǎn)焊。 激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件

28、，使照射點(diǎn)材料溫度急劇上升開始汽化或熔化，通以一定壓力的惰性氣體將金屬蒸氣或熔融金屬吹除，或通以氧氣使熔融金屬燃燒并將熔渣吹除，形成孔洞。隨著光束與工件的相對(duì)移動(dòng)最終使材料形成切縫。激光切割分為升華切割、熔化切割和火焰切割，具有切割速度快、切口質(zhì)量高、節(jié)省材料、對(duì)材料熱影響小等特點(diǎn)，可以切割任何材料，可以實(shí)現(xiàn)平面、空間曲面、復(fù)雜圖形的切割。任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊設(shè)備儀器及材料的選用1500W YAG激光加工設(shè)備 1臺(tái)2氬氣1瓶3氮?dú)?瓶4不銹鋼板(100 mm200 mm2 mm) 2塊5低碳鋼板(100 mm200 mm2 mm) 2塊6丙酮、脫脂棉 若干任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊激光焊接基本原理任務(wù)三激光焊等其他自動(dòng)焊 按激光束的輸出方式不同，可以把激光焊分為