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焊接技术的发展现状_焊接技术的发展趋势
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 什么是焊接技术

  焊接技术就是高温或高压条件下,使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。

  焊接技术是随着金属的应用而出现的,古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺,就是铁与铜的铸焊件,其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折,接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙,是分段钎焊连接而成的。经分析,所用的与现代软钎料成分相近。

 

焊接技术的发展现状_焊接技术的发展趋势

  焊接技术发展的现状

  近年来随着制造业的蓬勃发展,提高焊接生产的生产率,保证产品质量,实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入,使现代焊接技术取得了长足进步。

  1.焊接工艺高速高效化

  以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标,国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究,且取得了显著成效。在多丝多弧焊接新:工艺方面,日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作,在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。

  2.焊接质量控制智能化技术

  焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面,采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面,由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用,使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。

  3.焊接生产自动化及智能化技术水平

  焊接过程的自动化与智能化水平主要体现在焊接机器人技术的发展水平。目前应用广泛的焊接机器人大多属于示教再现型。此类机器人不具备对工件装配误差、焊接过程中的热变形等环境变化,以及对工作对象变化的自适应能力,因此,研制新一代具有多种传感功能的、能够自动制订运动轨迹、焊矩姿态和焊接参数的智能机器人将成为主要的发展方向。

焊接技术的发展现状_焊接技术的发展趋势

  现代焊接技术发展成果

  1.激光焊接

  在设备生产与研究上,主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光-电弧复合热源的应用、激光堆焊等。清华大学从声和电的角度,分析了熔透状态的声信号,提出了激光焊接等离子体的等效电路及电特性数学模型;在抑制等离子体的负面效应方面,国家产学研激光技术中心的肖荣诗、左铁钏提出了双层内外圆管吹送异种气体法;西北工业大学的刘金合提出了外加磁场法。

  2.电子束焊接

  我国自行研制电子束焊机始于1960年代,至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台,并形成了一支研制生产的技术队伍,能为国内市场提供小功率的电子束焊机。目前,以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额;我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平,而价格仅为国外同类产品的1/4左右,有明显的性能价格比优势。

  3.等离子弧焊接

  在等离子弧焊设备方面,西北工业大学开展了脉动等离子喷焊技术研究,通过在工件和喷枪阳极(喷嘴)间接入高频的IGBT无触点开关,成功地实现了转移弧和非转移弧的高频交替工作,实现了单一电源下的等离子喷焊。西安交通大学开展了适宜于Al、Mg及其合金的变极性等离子弧焊设备的研究,主弧的正、负半波分别由两台直流电源供电,对工件(铝)实现了变极性焊接,它不仅使电弧稳定,而且还有可靠的阴极清理作用。北京航空工艺研究所开展了脉冲等离子弧焊的“一脉一孔”的工艺研究;在穿孔等离子弧焊小孔特征及行为检测方面,哈尔滨工业大学、北京航空工艺研究所以及清华大学分别通过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分析,检测小孔的建立、闭合以及小孔尺寸;在重要的应用方面,西安航空发动机公司利用自制的电源设备配以进口的等离子焊枪,实现了某航空发动机工艺的改进。

焊接技术的发展现状_焊接技术的发展趋势

  现代焊接技术展望

  1.寻求解决制约焊接新材料、新结构的应用途径

  在研究开发新材料的焊接技术时,应从材料的研制与焊接技术两个方面着手。由于先进的材料在实际焊接过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间的矛盾,而往往这又是难以协调的,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时,要把焊接性纳入材料高性能的技术指标。因此,寻求解决制约焊接新材料、新结构的途径时,焊接工程师必须和材料工程师进行合作,使新型材料的焊接质量更好、成本更低、生产效率更高、焊接产品更受市场欢迎。

  2.提高焊接产品质量,使焊接不再成为制造过程中的“薄弱环节”

  在实际焊接工程中,形成了焊接是制造过程中的“薄弱环节”这一固化思维,我们必须消除这种老化思维的影响,提高焊接质量。为此,焊接界将进行长期的研究工作,开发新的焊接工艺,进一步提高焊接质量控制的智能化技术水平,使焊缝达到“零缺陷”,并提出实现这一目标的可行性方法。

  3.改善焊接能效,提高生产效率,降低焊接成本

  新材料的研制将向着高效能、高性能和有益于保护环境的方向发展,焊接界将研究出更佳的焊接工艺,研制出更优良的焊接电源并开发出相应的控制技术,提高自动化程度,扩大机器人的应用范围;减少废品率和返修率,降低焊接成本,提高生产效率,彻底消除“焊接是制造工序障碍”的观念。

  4.全面改善焊接生产环境,提升焊接行业的整体形象,吸引高素质人才的加盟

  新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗,而且将焊接对自然资源的影响降到最低程度,通过消除烟尘、噪音和辐射,使焊接工作环境更具吸引力;新型焊接技术的应用、焊接自动化及机器人的发展和多种高新技术在焊接领域中的应用,必将改变焊接行业的负面影响,吸引更多的年轻科技工作者,保证焊接技术领域的人才需求。


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