焊接技術的原理范文

導語：如何才能寫好一篇焊接技術的原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：焊接 截止止回閥 工作原理 施工技術

一、前言

某石化公司高壓加氫裝置，采用全氫法油高壓加氫技術，高壓段操作介質主要為高壓氫氣、高壓熱油，最高操作壓力達20MPa，最高操作溫度達480℃；該裝置對于法蘭密封副的施工要求很高。為了減少密封副，于是設計了200余臺Y-型焊接截止止回閥，但對于有些閥門的安裝，設計只考慮閥門的安裝空間和操作方便，當安裝空間受到限制的時候就忽視了閥門有安裝角度的要求 ，因此有部分閥門設計為水平安裝，通過對閥門工作原理分析，這是不合理的。經過與設計人員溝通，變更了這些閥門安裝角度，避免不必要的返工。另一方面由于該類閥門為焊接閥，不能拆卸，還具有截止止回功能，吹掃試壓時就得提前考慮到閥門的這一特殊性，提前編制合理的吹掃試壓方案，再根據吹掃試壓方案來調整閥門安裝工序，避免重復施工，從而提高了施工效率。

二、工作原理

1.截止原理

當管路需要切斷流體時，閥門處于全關狀態，相當于閥桿和閥瓣合為一體，利用閥瓣與閥體的球面密封來截斷流體起到了截止作用，見圖一。

2.止回原理

當管路需要介質流通時，止回閥的閥瓣在流體壓力作用下開啟，流體從進口側流向出口側。即進口側流體作用在閥瓣底部的力F1大于閥瓣重力分解在閥桿方向的力G1時，閥門處于開啟狀態，此時F1> G1。當進口側壓力低于出口側時，出口側的流體通過導壓孔到達閥瓣頂部，作用在閥瓣頂部的力F2，加上閥瓣重力分解在閥桿方向的力G1，此時作用在閥座上的力F2+ G1> F1，F1為進口側流體作用在閥瓣底部的力，這樣就能很好的起到防止流體倒流。

三、安裝技術

1.此類閥門為焊接閥，安裝時還與角度有關，一旦安裝完畢，要想拆除閥門，只能割除。在該工程中，通過對閥門的工作原理分析，避免了很多不必要的返工，例如，在該工程中設計把閥門閥桿安裝方向設計為水平，如果按照圖紙施工，在以后的操作中當閥門需要起止回作用時就達不到目的，任意一側的介質都可以流通，此時閥門就失去了止回作用，見圖三。此類閥門閥桿的安裝角度應在45°>θθ

2.在該工程中，高壓換熱器進出口處都有Y-型焊接截止止回閥，而換熱器嘴子與管道為焊接連接，非法蘭連接，由于閥門和設備嘴子均不能拆卸，管道吹掃時不能進行反向吹掃，且不能把贓物吹入設備內，這給管道吹掃帶來了很大麻煩，如果閥門已經安裝，這些已焊接的閥門就得割除，待吹掃完畢后再安裝。我們提前考慮到這種情況會發生，于是提前編制了一個合理的吹掃方案。該系統管道的吹掃方案即為，焊接閥先不安裝，預留2道焊口，把預留口前后的管道吹掃干凈，在預留口處安裝臨時連通管，利用已吹掃干凈的管道作為進氣管，對設備進行吹掃，待所有與設備連接的管道吹掃完畢后，此時就可以割除臨時連通管并安裝閥門，這樣既避免了焊接閥的重復割除和安裝，還能保證管道和設備的吹掃質量。

四、結束語

Y-型焊接截止止回閥結構簡單，動作可靠，還可以一閥二用降低了設備成本，因此，廣泛應用于高壓裝置，由于閥門為焊接閥，并具有截止止回作用的特殊性，這給閥門安裝、設備和管道吹掃等帶來了不便。該工程通過對閥門的工作原理進行分析，并得出閥門的安裝技術要求，施工前仔細核實圖紙中的閥門安裝方向，施工過程中優化施工工序，這些對施工帶來的不利因素就可以迎刃而解，既能保證施工質量，又能提高施工效率。

參考文獻

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【關鍵詞】浮頂油罐；自動焊；縱縫；環縫；大角縫

0.引言

在時代的發展進程中，人們對石油資源的依賴性越來越大，因此隨著石油的開采規模不斷擴大和國家對原油戰略儲備庫項目的實施，增大油罐的容量已經是當前儲油過程中亟待解決的問題，因此大型浮頂油罐在這種時代背景的要求下應運而生。大型浮頂油罐不僅具有節省鋼材和占地面積少的優勢，并且方便了工作人員對其進行操作管理，有效的節約了人力和經濟方面的投資。隨著科學技術的日新月異以及市場經濟體制不斷完善，對大型浮頂油罐的制造時必須要求耗時短并且外形美觀，這就給焊接技術帶來了全新的機遇和挑戰。用傳統的焊條電弧焊施工，不僅浪費了大量的鋼鐵資源，而且生產效率不高，對質量方面也無法進行保證。近幾年來，由于焊接技術的不斷成熟，自動焊接技術在大型浮頂油罐中的應用技術日趨完善。自動焊接技術在大型浮頂油罐的施工應用中，不僅有效的節約了投資成本，而且也浮頂油罐的質量和油罐的外在形象。在大型浮頂油罐的制作過程中，應用自動焊接技術對有關進行施工的主要部位集中在壁板立縫、環縫、船艙、加強圈等部位。本文就焊接技術的原理和具體焊接技術工藝進行了深入的探析，并對焊接技術在大型浮頂油罐的制造過程中起到的巨大作用進行了相應的總結。

1.罐底的氣體保護焊和埋弧焊技術

1.1焊接技術原理

儲罐的底板制造時焊接量比較大，工藝和焊序要求嚴格，如果焊接熱輸入控制不當，就會引起底板的凹凸變形。由于罐的使用期直接決定于其底板的耐疲勞極限，故罐底板變形超標將影響罐體質量，降低使用壽命，甚至造成罐底板整體報廢，因此罐底焊接屬于關鍵環節。

罐底焊接包括罐底邊緣板和中腹板的焊接，邊緣板材質為B610E（08MnNiVR），板厚20mm焊接中采用了CO2：氣體保護半自動焊根焊，焊材選用CHW-65A；填充蓋面采用埋弧自動平焊，焊絲JW-9，焊劑為SJl01。

1.2焊接要點

由于邊緣板采用單面V形坡口，產生的變形主要是焊接角變形，從邊緣板外端底部墊起35～40mm，進行反變形處理，組對時外部間隙小一些，一般6～7mm，內側間隙稍大，8～9mm為宜。焊接過程中注意坡口及層間的清理，以防止層間清理不干凈引起的焊接缺陷。

1.3罐底焊接存在的問題

罐底中幅板的焊接存在最大的問題是焊接變形。表現在：焊縫角變形、罐底的局部焊縫翹曲，底板局部凹凸度超標、嚴重時，罐底會產生較大的波浪變形，致使罐底板幾何尺寸超標。

2.壁板采用縱縫立焊技術

2.1工作原理

氣電立焊是九十年展起來的一種新型焊接工藝。它采用專用藥芯焊絲、CO2氣體保護；采用循環冷卻水強制成形技術，焊縫正面用水冷滑塊，焊縫背面用水冷銅擋排或陶瓷襯墊；焊接小車攜帶焊槍和滑塊沿剛性軌道運行，隨焊縫熔池的上升而同步上升，焊縫水冷強制一次成形，可獲得美觀的焊縫成形和優質的焊接質量。該工藝的特點是：主要焊接垂直和接近于垂直位置的立向焊接接頭。焊接線能量大、中厚板可一次成形、施工效率高。與厚板焊接中的多層多道焊工藝相比，由于節約了多層多道焊工藝中每道焊接后的處理工序，使施工速度得到大大提高，在所有電弧焊方法中其焊接生產率為最高，生產效率提高十幾倍甚至幾十倍，它的焊接效率是手弧焊的30多倍，焊接板厚20mm　、長2400mm的立縫，氣電立焊僅用20分鐘，而手弧焊要用10多個小時。能使儲罐施工周期大大縮短，目前在大型油氣罐等的建造中得到迅速推廣應用。

2.2焊接技術要點

坡口加工不規則，造成坡口組對時不能達到氣電立焊焊接坡口要求，不規則的焊縫這樣造成檔塊未在焊縫中心，造成外側焊縫單邊咬邊，內側焊縫在打磨之后形成內深外窄的焊縫，當焊接內側焊縫時，當焊絲伸到焊縫根部時，當熔敷金屬還未填滿時，但熔孔已經形成，滑塊自動上移，造成內側焊縫雙側未熔合，夾渣。

施焊中通過平整規則的坡口和均勻的組對間隙來保證焊接接頭裝配質量，并通過提高背面清根打磨質量來保證壁板縱縫的焊接質量。

3.環縫采用自動埋弧焊技術

3.1焊接技術原理

油罐環縫焊接采用埋弧自動焊焊接技術，第一道環縫采用了傳統的單面埋弧自動焊技術，第二道至第八道環縫采用了新技術雙面同步埋弧自動焊接技術。現場采用五套雙面埋弧自動焊機均勻分布完成環縫縫焊接，這種焊機屬于多功能焊機，還可以進行單面埋弧自動焊。高強鋼焊接選用遼寧錦泰JW-9焊絲和大西洋焊劑CHF-26H。低碳鋼和低合金鋼采用錦泰JW-1焊絲和SJl01焊劑。環縫采用雙面焊焊接后，焊道外觀成型優美，無表面氣孔、凹陷和咬邊等缺陷。該浮頂油罐環縫總長度為2008m，焊接工作量較大，采用雙面同步焊，生產效率和焊接質量大大提高。

3.2焊接技術要點

坡口形式為“K”型坡口，坡口角度為45°，鈍邊為0～1mm，采用不對稱形式，焊接過程中，尤其是第一道環縫根據焊接工藝要求需進行預熱，預熱方法采用火焰預熱，將預熱用的火焰噴燈固定在離焊槍250mm的前方，先空車行走，預熱兩遍，焊接時再同步加熱，這樣才能保證預熱溫度。

4.罐底大角縫采用自動角焊

4.1焊接技術原理

大角縫焊接采用了埋弧自動角焊技術。在同行業焊接大角縫基本采用焊條電弧焊根焊技術和埋弧自動焊填充蓋面技術。油罐角焊縫受力情況復雜，焊接質量要求高。本次大角縫施工過程中全部選擇了自動焊技術，焊接材料選擇錦泰JW-9焊絲和SJl01焊劑。由4名焊工使用2套埋弧自動焊焊機在6天內完成，焊道外觀成型美觀，不需打磨即可滿足要求，真空試漏、根部磁粉及表面磁粉檢驗一次合格率均為100％，同時也減少了對焊工的需求量，勞動強度也明顯降低。

4.2焊接技術要點

為了防止在根焊過程中，出現大量氣孔。應該對仔細對進行焊前的清理，并且把握好裝配尺寸，嚴格按照相關規范進行焊接。

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[關鍵詞]焊接技術 現狀 發展趨勢

中圖分類號：P755.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0267-01

1 引言

焊接技術的優良程度直接影響著零件或產品的質量。隨著焊接技術的發展，大量新的焊接技術不斷涌現出來，而這些不同的焊接技術又表現出不同的工藝特性和應用環境。為了能全面地了解各種焊接技術的特點，本文對現有焊接技術的應用情況進行了對比分析、研究，并結合實際情況總結其優缺點，為工程實際應用提供一些參考意見。在此基礎上，探討了焊接技術未來的發展趨勢。

2 焊接技術現狀

現工業中常用的焊接技術主要有下面幾種：

2.1 氣體保護焊

氣體保護電弧焊是利用電弧作為熱源，氣體作為保護介質的熔化焊。在焊接過程中，保護氣體在電弧周圍造成氣體保護層，將電弧、熔池與空氣隔開，防止有害氣體的影響，并保證電弧穩定燃燒。

2.2 埋弧焊

埋弧焊是焊接生產中應用較普通的工藝方法之一。由于焊接熔深大、生產效率高、機械化程度高、因而適用中厚板長焊縫的焊接。

埋弧焊有自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種方式，前者焊絲的送進和電弧的移動均由專用焊接小車完成，后者焊絲送進由機械完成，而電弧的移動則由操作者手持移動完成，但是由于半自動埋弧焊工人勞動強度大，目前國內已經很少使用。

2.3 電阻焊

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱進行焊接的方法，屬于壓力焊。電阻焊是一種焊接質量穩定，生產效率高，易于實現機械化、自動化的連接方法，廣泛應用于在汽車、航空航天、電子、家用電器等領域。

2.4 螺柱焊接

螺柱焊接主要有儲能式和拉弧式兩種焊接方式。儲能式焊接熔深小，主要應用于薄板焊接；拉弧式焊接熔深較大，廣泛用于重工業生產。無論哪種螺柱焊，總的來說是一種單面焊接，其最主要的優勢是：無需鉆孔、打洞、攻螺紋、粘結、鉚接等連接方式，即使是在油漆件、瓷釉件、電鍍板、塑料包封件上焊接，也無需對非焊接面進行再次加工，因為沒有穿孔，所以螺柱焊接不漏水、漏氣。

2.5 攪拌摩擦焊

1991 年由英國焊接研究所（TWI）開發出了摩擦攪拌焊接（以下簡稱FSW）技術，在其后短短的十余年間就被應用于鐵道車輛、船舶、飛機制造業中，且應用領域正在迅速地擴展。原因在于以固相狀態接合的材料與其他熔融焊接方式相比，因其材料的變形極其微小，也無需修正變形工序或可省略修正變形等工序，所以在制造工藝中它具有明顯減少工時數的特點。以往，上述應用領域中的主要焊接材料是鋁合金，最近，FSW 技術也被應用于鋁合金以外材料的接合。在攪拌摩擦焊過程中，因為其旋轉棒的旋轉方向與前進方向的原因，所以接合部的左右是非對稱的。

2.6 高能束焊接

電子束、等離子束和激光束由于其能量集中，效率較高被俗稱為“三束”，用這“三束”作為熱源對試件進行焊接稱為高能束焊接。等離子束焊接技術是通氬弧焊技術發展起來的，其電弧的產生原理與鎢極氬弧焊的電弧相近，只是在電弧上施加了電磁作用力、機械作用力和熱作用力進行了三力約束作用，使得等離子弧的電弧密度和電弧挺度有了很大的提高，成為高能量焊接技術。

3 焊接技術發展趨勢

上述焊接方法都是根據其設備的原理產生單一熱源對工件進行加熱并實施焊接。由于它們各自熱源的特性使其在實際應用中各有其優缺點。針對上述存在的問題，現在出現了一系列新的焊接技術 。

3.1 復合熱源焊接技術

現在應用比較多的復合技術就是激光-氬弧復合焊接技術，它將激光焊MIG/MAG焊相結合融合了傳統激光焊工藝和MIG/MAG工藝的優點，使獲得更佳的焊接性能成為現實，而且激光混合焊工藝已經成功地用于汽車及零部件制造業、造船業、航空航天中。

激光焊和MAG焊的結合，產生以下綜合效果：

（1） 由于電弧和激光束的相互作用，焊接過程很穩定，幾乎不產生飛濺。

（2） 接頭熔合良好。

（3） 由于焊縫熔池小于單純 MAG 電弧的熔池，焊接HAZ區很小，這就使得接頭變形小，焊后處理簡單。

（4） 焊接時間縮短。

（5） 節省焊接過程中焊絲的消耗、縮短焊接工時，降低生產成本。

3.2 多絲及帶極高速焊接技術

同單電弧焊接技術相比，多電弧共熔池焊接技術是高效化焊接的一種主要方式，具有明顯優點。由于多個電弧共同在一個熔池上燃燒，不僅提高了總的焊接熱輸入，而且改變了熱量分布的特點，能向熔池及其兩側面提供充足的液體金屬和熱量。電弧之間的相互熱作用可以降低后續焊絲的電能輸入，在進行高速焊時能有效避免咬邊等多種缺陷，因而可以大大提高焊接速度和生產效率，得到優質美觀的焊縫。例如雙絲焊的速度和熔敷效率是單絲焊的3-4倍，三絲焊又是單絲焊的4-5倍以上。

3.3 磁控焊接技術

磁控焊接技術是近幾年發展起來的新型焊接技術。采用外加磁場控制焊接質量，具有附加裝置簡單、投入成本低、效益高、耗能少等特點，引起了焊接工作者的廣泛興趣。外加磁場作用下的焊接技術改變了電弧焊的電弧形態，影響母材熔化和焊縫成形，通過電磁攪拌作用，改變焊接熔池液態金屬結晶過程中的傳質和傳熱過程，從而改變晶粒的結晶方向，細化一次組織，減小偏析，提高焊縫的力學性能，降低氣孔、裂紋等焊接缺陷的敏感性，在國外被稱為“無缺陷焊接”。國內的磁控焊接技術出現較晚，現在還處于研究階段。

4 小結

本文主要介紹了現階段各種焊接技的發展現狀，在對各種焊接方法進行對比分析的基礎上，得出其各自的優缺點，最后探討了焊接技術未來的發展趨勢。

參考文獻

[1] 尤建兵.螺柱焊接技術的發展趨勢[J].電焊機.2014，36（1）：9～10.

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關鍵詞：航空航天 先進焊接技術 應用 探討

中圖分類號：V261.34 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0077-02

τ諍附蛹際趵此擔主要是利用加熱以及加壓的方式來將同性或者是異性的工件產生原子間的結合，從而來完成零件的加工以及工件的連接。焊接技術可以用于技術焊接，同時在非金屬焊接中也將會得到廣泛應用。尤其是在航空航天大型工業制造中，在材料的加工以及連接方面將會得到廣泛應用。為了保證航空航天的焊接質量，那么必須要采用先進的焊接技術，以此來提升焊接的效率。

1 電子束焊

現今來看，在科學技術不斷發展的過程中，航空航天事業得到了很大發展，在航空航天制造中，焊接技術是十分重要的一個環節，能夠有效提升制造的效率，促進航空航天事業的發展[1]。對于電子束焊來說，主要工作原理就是在真空的環境下，利用匯聚的高速電子流來進行工件接縫處的轟擊，這樣會將電子動能轉化為熱能，將其溶合成一種焊接方式，這也是高能束流加工技術中重要的組成部分。電子束焊的主要優勢就是能量密度較高，同時焊接的深寬比比較大，焊接變形較小，其控制的精確度比較高，焊接的質量穩定較為容易實現，自動控制的優點也比較明顯，電子焊接技術在航空航天等工業領域中將會得到廣泛應用，同時也會對其的發展產生巨大影響。在航空制造業中，電子束焊技術的應用會在很大程度上提升飛機發動機的制造水平，將發動機中的一些減重設計以及異種材料進行有效焊接，同時為一些整體加工無法實現的零件制造提供加工的途徑，以此來提升加工的質量。同時電子束焊自身將會有效提升航空航天工業中焊接結構高強度以及低重量、高可靠性的關鍵技術問題，保證航空航天材料的焊接質量。所以現今在航空航天領域中，電子束焊技術是最為重要的焊接技術之一。

2 激光焊接技術

對于激光焊接技術來說，也是一種較為重要的焊接技術，主要工作原理就是利用偏光鏡反射激光，從而來產生光束，將光束集中聚焦在裝置中，產生較大的能量光束，如果焦點逐漸靠近工件，那么工件將會在瞬間熔化以及蒸發，該方式將會用于焊接的工藝[2]。激光焊接的焊接設備裝置較為簡單，并且能量的密度也比較高，變形較小，其焊接的精確度比較高，同時焊縫的深寬比也比較大，這樣將會在室溫以及一些特殊條件下進行焊接，對于一些難熔材料的焊接具有很明顯的優勢。激光焊接主要是應用在飛機大蒙皮的拼接上以及機身附件的裝配上。在美國激光焊接技術在航空航天的應用較廣，其中已經利用15 kW的CO2仿激光焊接弧光器對飛機中的各種材料以及零部件進行全面的交工，以此來保證其工藝的標準化。同時在很多領域激光焊接技術都得到了廣泛應用，其生產制造成本也將有所降低。

3 攪拌摩擦焊接技術

對攪拌摩擦焊接技術來說，這是一種新技術，主要是利用一種非耗損的攪拌頭，并且利用高速旋轉的壓倒待焊接的截面，這樣在不斷地摩擦與加熱中被焊金屬面將會產生熱塑性，同時在壓力、推力以及擠壓力的作用下來對材料進行有效擴散連接，這樣將會形成較為致密的金屬間固相連接。同時不需要對其進行氣體的保護，一些被焊接的材料損傷比較小，并且焊縫熱影響區也較小，焊縫的強度也比較高。該技術具有很大的優勢，因此被譽為是當代最具有革命性的焊接技術。在美國等很多航空公司都進行了廣泛應用，在飛機蒙皮與翼肋以及飛機地板等結構件的裝配中都得到了廣泛的應用，這樣將會在很大程度上提升連接的質量。利用攪拌摩擦技術提升連接的質量，同時也降低了成本，提高了生產效率，因此其存在較大的應用開發潛能[3]。

4 線性摩擦焊

對于線性摩擦焊來說，主要是在焊接壓力作用下，利用被焊工件做相對線性往復摩擦運動，從而來產生熱量，最終實現焊接的固態連接。在焊接壓力的作用下，其中一個焊件將會對另外一個焊件沿直線方向利用一定的振幅以及頻率來進行直線的往復運動，這樣將會利用摩擦生熱的方式來加熱待焊接部位的表面，在摩擦表面達到粘塑性的狀態時，則要迅速停止摩擦運動，之后對其進行頂鍛力的施加，從而來充分完成焊接。該方式具有較大的優勢，工作效率較高，并且質量優勢比較明顯，具有較高的節能價值[4]。經過相關研究人員的不斷研究，最終將線性摩擦焊接主要用于發動機整體鈦合金葉盤制造中，并且其焊接的質量也比較高，優勢較為明顯。

5 擴散焊接技術

對于焊接技術來說，也就是所謂的擴散連接，可以將2個或者是2個以上的固相材料充分緊壓在一起，這樣將其在真空以及保護氣氛中進行加熱處理，讓其保持在母材熔點以下溫度[5]。對其施加壓力，導致其連接界面圍觀塑性變形，從而來達到緊密接觸的狀況，之后利用保溫、原子相互擴散等進行牢固結合，從而來實現焊接以及兩個工件之間的連接。對于該方式的主要優勢就是接頭質量比較好，并且在焊接之后不需要進行加工處理，焊接變形量也比較小，一次可以進行多個接頭，其優點較為明顯[6]。在科學技術不斷發展的過程中，擴散焊接技術已經應用到了直升機的鈦合金旋翼、飛機的大梁以及發動機機匣與整體的渦輪等方面，經過不斷應用，取得了較大成果。

6 結語

隨著社會的不斷發展，科學技術的不斷進步，在航空航天領域中，焊接技術得到了很大應用，發揮了較大作用。焊接技術必須要充分保證各個零件的運用，能夠針對一些特定的工件來進行焊接技術的選擇?，F今有很多先進的焊接技術逐漸應用到航空航天領域中，這在很大程度上提升了焊接的質量，并且提高飛機工件生產的效率，有效降低了成本，充分實現了高效生產。所以，在航空航天事業不斷發展的過程中，我國的焊接技術也會得到迅速發展。

參考文獻

[1] 李亞江，吳娜，P.U.Puchkov.先進焊接技術在航空航天領域中的應用[J].航空制造技術，2010（9）：36-40.

[2] 王亞軍，盧志軍.焊接技術在航空航天工業中的應用和發展建議[J].航空制造技術，2008（16）：26-31.

[3] 張穎云，李正.先進焊接技術在飛機制造中的應用[J].西安航空技術高等?？茖W校學報，2008（26）：8-11.

[4] 巖石.航空航天先進特種焊接技術應用調查報告[J].航空制造技術，2010（9）：57-59.

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關鍵詞 激光加工；技術；制造；應用

中圖分類號S22 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）114-0099-02

激光具有十分特殊的光束效用，在對于金屬加工方面具有巨大的利用價值，對于硬質金屬材料的加工十分便捷，相對于其他加工技術來說可以節省很多工序，大大提高工作效率，因此，激光加工技術逐漸被眾多行業引進，其發展前景十分廣闊，被廣泛應用于工業、化學、電子、冶金等行業。激光具有良好的時間控制性和空間控制性，對加工材料的材質和加工環境的自由選擇性也寬松，可進行自動化加工操作。由于激光加工技術擁有較多優點，近年來得到較快發展。

1 激光加工技術工作原理

科學研究表明，激光具有平行光束，同調性和單色波長的性能特征。在科學實驗中，使用電管以電流或者光的能量對一些原子里含有易激發的物質或者某些晶體進行撞擊，撞擊后原子所帶的電子處于一種高能量狀態，當高能量的電子轉化為平和的低能量時，原子會產生更大的能量，繼而放出光子；該狀態下，被釋放出來的光子又不斷撞擊原子，原子繼續產生光子，不斷循環進行撞擊與釋放，而且持續往同一個方向運行，由此集中形成該方向的一束具有極強能量的光，形成所謂的激光原理。聚集的激光能量強大，可穿透各種材質。例如紅寶石激光，該激光輸出脈沖的全部能量不足以讓冷水沸騰，卻擁有穿透5mm鋼板的能量?？梢姡M管激光的光能一般，但功率密度極高，穿透力強大，這是一般的光束無法企及的，因此激光的這一優點被廣泛應用于諸多行業。

2 激光加工技術的優越性

激光加工技術原理充分展示了該技術于其他處理技術的區別與優點。激光機工技術與材料進行零接觸加工，沒有對原件進行任何的直接性沖擊。這一系列光束特性為激光加工技術帶來了應用方面的先進性。根據激光加工技術的零接觸加工原理，在對機械進行處理時，不會影響機械的原型，破壞性極低；激光光束具有極高的能量密集度，對于局部加工的機械，加工時間段，在激光照射部位沒有任何不良影響，因此，在加工完畢后，機械受光束的熱能量影響小，減少了不必要的后續加工程序；激光光束對于導向和聚焦工作十分靈活，能根據控制靈活實現所需調整，配合十分默契，在復雜機械的加工上得以領先應用。可見，激光加工技術的使用十分有效，對于產品的質量也得到較好保證，生產效率明顯提高，在進行高精尖產品的加工上也得到了充分利用，加工過程不會造成污染，節省了材料，其優越性顯著。

3 激光加工技術在農機制造中的應用

激光加工技術是指利用投射到需加工材料表面的激光束產生的熱效應來完成加工要求，包括激光切割、激光焊接和激光快速成形等。

3.1 激光切割技術的應用

激光切割技術在金屬加工領域已經得到較多應用，是激光加工技術的一項重要技術。該技術工作原理結合激光光束的高密度對材料表面進行掃描，使被掃描的部分在短時間內迅速升溫，達到上千攝氏度的高溫狀態，使該部分熔化，使用高壓氣體將熔化部分吹走，完成切割工作。該技術通過激光束的聚集能產生高能量來達到工作目標，與一般的加工方式相比較具有極大的優點。這一技術在金屬加工方面的應用較普遍，經過激光切割的金屬材料保持了完整的形態，縮短了加工時間，節省了材料，極大降低成本，提高工作效率，產品質量也得到保證。農業機械制造往往會使用到厚度較大的金屬材料進行加工，一般方法難以達到加工目的，加工后的工件也無法保證精度。激光切割技術對厚重的金屬板同樣具有極強的穿透力，也能保證工件的不變形和精度，對于農業機械制造也可節省材料降低成本。

3.2 激光焊接技術的應用

激光焊接技術同樣具有一般焊接技術無法企及的優點。根據激光光束擁有極高的聚集能量，將光束集中照射到工件需要焊接的表面，使照射部分溶解，對其進行焊接，冷卻后即可完成焊接工作。該技術具有一般技術所沒有的熔池凈化功能，使金屬焊縫達到絕對純凈，實現不同或相同金屬材料的焊接。在激光焊接的過程其實就是熱傳導原理，通過強大的激光照射材料面，表面受熱后向內部分散，內部受熱后工件熔化，即可形成所需的熔池。對于一些難以靠近的金屬器械部位，使用激光焊接技術進行工作，對其進行遠距離、零接觸焊接，應用十分方便。激光束還能對不同的時間與空間進行分光調整，靈活實現同時進行多光束和多工位的加工，為實現更為精密的儀器焊接提供了有效的技術支持。激光焊接技術的電磁學性能、機械性能和抗腐蝕性能均高于一般焊接方式，并具有減少焊接材料的變形程度，對厚重的金屬同樣具備穿透力，精確度高的優點，對于提高焊接質量效果顯著。根據該技術的工作原理，在農業機械制造方面可以大力引進，在一些機械如播種機、收割機等直接與地面接觸，產生的阻力較大，對于接觸面的磨損也較為嚴重，引進激光焊接技術對該部件進行加工，可以進一步提高焊接面的質量，延長使用壽命，從整體上提高機械的性能。

3.3 激光快速成型技術的應用

激光快速成型技術的應用較為先進，該技術的工作原理主要通過將CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驅動和新材料等技術集成綜合運用集成。與傳統制造方法相比具有互換性高，復制性好，成本低，加工周期短等優點。激光快速成型技術采用非接觸的加工模式，沒有傳統加工的殘余力問題，工具的更新問題，無切割、噪聲等，有利于保護環境；可實現快速鑄造，快速模具制造，特別適用于新品的開發和單件零件的生產。據資料顯示，采用激光快速成型技術后，制造費用可降低50%以上，加工周期可縮短至80%，具有很大的優越性。但這一優越性在農業機械制造中的運用還比較有限，主要是由于農機制造向來都是以傳統的制造方式生產，對激光技術的了解不足，沒有投入到使用中。但隨著農業工業化的繼續發展，農機制造企業自身的實力也不斷提高，市場對農機產品的質量方面有更高的要求，激光加工技術在農機制造方面的應用趨勢不可避免。

4 結論

近年來，隨著農業工業化的快速發展，農業制造企業的實力明顯增強，對產品質量的要求越來越高，這為激光加工技術在農業機械制造中的應用提供了內部動力和條件。隨著我國對農業政策的進一步支持，也為農業機械制造的發展提供了良好的機遇，農機制造的發展應借助激光技術的發展得到空前的提升，在質量方面也可以進一步加強，發展趨勢十分可觀。

參考文獻

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關鍵詞： 無縫線路；鋼軌；焊接

隨著國民經濟的迅速發展，基礎建設的不斷完善，鐵路運輸能力的提高是我國經濟進一步發展的關鍵因素之一。由于鋼軌的長度受到生產和運輸條件的限制，我國當前投入使用的鋼軌目前只有兩種長度的：即分別為12.5米和25米，照鋼軌長度計算，每一千米鐵道上就平均分布著八十或一百六十個隙縫。上述隙縫的存在不利列車的正常運行，它們會給列車帶來一定程度的阻力、顛簸和噪聲，對鐵軌壽命也會帶來負面影響。如果能夠將架設鐵道的鋼軌無縫連接起來，不僅可以大大提高火車運行時的穩定性，還可有效降低鋼軌的折舊速率，從而使列車跑的更快。

1 我國當前無縫線路鋼軌焊接技術

1957年，我國開始采用應用鐵路長鋼軌的焊接技術，使用最早的焊接技術是由捷克、斯洛伐克發明的電弧焊接技術，其后又引進了前民主德國的鋁熱焊技術。上述技術一直沿用到1963年，之后我國科學家發明了鋼軌焊接機，自此進入到了鋼軌氣壓焊和接觸焊技術時代。目前氣壓焊法除工地焊接聯合接頭使用外，在焊軌廠已停止使用了。在我國，熱焊技術的普及和應用也經歷了一個曲折的過程，由國內學者發明的大劑量三片模定時預熱焊法等新技術和新材料，進一步提高了無縫線路焊接技術的質量水平。目前國內已普遍使用移動式小型氣壓焊機來完成區間聯合接頭的焊接任務。

2 無縫線路鋼軌焊接方法及其工藝流程

2.1 焊接方法

當前，通常采用分步焊接的方法來鋪設鐵路鋼軌，這種方法要求事先在沿路施工地點設立焊接工廠，再將標準鋼軌運至焊接工廠，再由工廠將其焊接成適合近距離搬運的更長焊接鋼軌，最后在工地上完成拼接安裝，鋪設出跨區間性的無縫鐵軌。從實際工作中來看，一般采用接觸焊、氣壓焊、鋁熱焊、電弧焊等方法焊接鐵軌。

1）接觸焊：它的工作原理是利用電阻阻礙電流所形成的高溫熱量來實現焊接。具有工程進度快、質量可靠的特點，但所需的設備相對復雜，投入成本較大，對電源功率要求較高，因此該種技術只局限于工廠內的焊接工作。

2）氣壓焊：該種方法的工作原理是利用燃燒可燃氣體產生的熱能融化鋼軌，再通過施加物理壓力實現焊接。采用該種方法投資成本小、對電源功率要求不高、焊接速度較快、效果顯著，但對對接頭斷面的處理技術要求十分苛刻。

3）鋁熱焊：通過燃燒鋁熱劑產生的巨大熱能加熱鋼軌焊接處，融化的鋼水被導入到砂模中，實現鋼軌的無縫焊接。該焊接工藝設備要求不高、易操作，但質量相對較差，要高度依賴現場試驗檢查來控制焊接質量。

4）電弧焊：在普通維修工作中常用到電弧焊法，焊接處的金屬機械性能可到達母材水平，在硬度和耐磨強度等方面甚至超過鋼軌材料本身。

2.2 焊接技術的工藝流程

鋼軌焊接技術工藝流程如下：檢查鐵軌、驗收測量、匹配軌道前調直前打磨焊接冷卻、細磨正火熱處理后調直冷卻細磨處型檢驗、無損檢測。要將這套工藝應用到實際焊接工作中，還需做如下調整。

① 鋼軌調直工藝，一般情況下由于軌下空間相對狹窄，調直Y軸剖面是一項十分困難的工作，不利于軌面的平滑。

② 在固定式焊接法下，工位保持固定，工作物則是流動的，工藝作業是平行進行的。因此在焊接時，工作物保持不變，工位流動，工藝作業限制在單個點上進行。在組織焊接工作時，可以將工作人員分成兩個組，其中一個組專門負責焊前處理工作，另外一組則負責焊后處理工作。

3 提高無縫焊接技術穩定性的方法和手段

一直以來，無縫焊接研究的重點都是在如何提高鋼軌焊接部位穩定性的基礎上展開的。現今的提高無縫焊接技術穩定性方法研究同以往的做法一樣，依然是盡量遏制不利因素影響，發揮有利因素作用，但在結構形式上，與過去有明顯區別。從實際效果來看，確實取得了明顯改觀。

3.1 采用外側支擋或內側加拉桿

在曲線地段，雙軌鐵路的外側線路上的支擋結構可以采用如圖1所示的類型。在線路外側將截面為100mm×100mm的樁打入到路基內，將木板嵌入在樁與軌枕之間。樁與木塊的這種特殊構造，能為軌道提供充分的橫向力支持，可有效防止鋼軌向曲線外側歪曲變形，顯著改善無縫軌道的穩定性。

在實際工作中，如果在曲線外側設置支擋結構遇到難題時，可考慮在曲線內側設置拉桿結構，如圖2所示。具體方法是，首先將混凝土樁打入到內側路基內，依靠拉桿連接樁與鋼軌。在這種結構下，拉桿能產生可靠的橫向力保證長鋼軌不會發生橫向變形，從而提高無縫線路的穩定性。

3.2 整體道床的使用

整體道床結構是一種新型的軌下基礎，它不但有整體性強、易維護、質量過硬等長處，還能有效提高無縫線路的穩定性。碎石道床軌道的橫向阻力大小，取決于碎石對軌枕的約束力。一旦道床中的軌枕有橫向位移傾向時，其各受力面上都會產生阻力。整體道床結構由鋼筋混凝土構成，其抗橫向阻力效果明顯優于碎石道床，整體道床結構單個普通扣件橫向阻力值約在45kN左右，能顯著提升無縫線路的穩定性。

3.3 小阻力扣件的使用

在橋梁地段，長鋼軌無縫線路不僅會遇到溫度力的影響，還需面對伸縮力的作用。一般的長鋼軌，其內軸向壓力、溫度力與伸縮力之和往往會超過安全閥值。伸縮力大小與線路縱向阻力密切相關，工程中通常采取降低縱向阻力的辦法來實現對伸縮力的控制。小阻力扣件阻力比道床小，是通過減小扣件的扣壓力降低線路的縱向阻力的，扣件阻力可控制在5kN/m以下，能夠顯著降低伸縮力。小阻力扣件產生的伸縮力同運用較普遍的彈條扣件相比，其對比效果如圖3所示。

4 結束語

無縫線路已在不同氣候區的鐵路與鐵路橋橋梁上有較大的發展與突破。隨著科技的發展進步我們要積極創造條件，發展超長無縫線路，減少機車運行能耗。相信新型式超長無縫線路在今后會得到廣泛而迅速的推廣和使用。

參考文獻：

[1]廣鐘巖、高慧安，鐵路無縫線路[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2]張未、張步云，鐵路跨區間無縫線路[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

[3]李向國、岳渠德、況勇，秦沈客運專線區間有碴軌道工程施工技術[J].鐵道標準設計，2001.

篇7

一、機械激光-電弧復合焊接技術的發展背景

機械激光-電弧復合焊接技術是為了滿足特定材料的加工焊接要求，綜合利用機械激光焊接和電弧焊接的優勢，將其物理性能和能量傳輸性能以恰當的方式融合到一起，形成的一種科學先進的技術手段。將電弧焊接和激光焊接技術取長補短的結合起來形成的激光-電弧復合焊接技術具有經濟、高效的特點，解決了許多材料的加工要求，實現了優質的焊接。

電弧焊接是應用最早且在材料技術上運用較普遍的焊接的技術，將電能轉換為熱能完成金屬之間的連接，分為非熔化極電弧焊接和熔化極電弧焊接，但是由于電弧能力分布密度特性，導致焊接速度較慢，焊接的深度和熔度較淺，造成材料容易焊接變形，并且生產效率較低。激光焊接可以利用高達107W/cm2的能量密度形成小孔和等離子體時的熱加工，激光焊接速度比較快，材料變形較少，通過較少的熱輸入量形成深度比大的良好焊接效果，從而實現精密焊接。但是也存在著一定的缺點，即焊接接頭的間隙要求較高、焊接過程的穩定性和激光能量的利用率較差、焊接厚度較高的材料成本過高。

為順應時展，綜合焊接需求，針對電弧焊接和激光焊接的優劣，在20世紀70年代末，英國倫敦帝國大學對復合焊接工藝進行了研究，提出了電弧與激光焊接結合的工藝概念，隨后英國學者和美國等科學研究者利用了激光配合一定量的輔助電弧，形成了現如今激光-電弧復合焊接的技術工藝，解決了焊接熔深淺問題和生產成本過高的問題，有效的提升了能量的利用率，提高了焊接的生產效率。

二、激光-電弧復合焊接的原理

激光―電弧復合焊接技術在工作時，激光及電弧同時作用在金屬表面的一點上。在激光的作用下，焊縫的上方會產生一定的等離子體云，這種等離子體云會吸收及散射進行射入過程中的激光，從而降低了激光能量的功能。在原有基礎上加上電弧后，能夠產生一定量的低溫低密度的電弧等離子，從而起到稀釋激光等離子體的作用，進一步提升了激光能量的傳輸效率。外加電弧還可以在進行焊接的同時實現對母材進行加熱，母材溫度的升高能夠提升對激光的吸收效率，從而增加焊接熔深。而且激光作用能夠降低電弧通道的電阻，也能夠加深該項技術的熔深。

三、機械激光-電弧復合焊接技術的特點

（一）提高了焊接過程的穩定性

激光焊接時，等離子體形成較多的帶電粒子，帶電粒子會主動吸收電弧，壓縮電弧的根部使電弧穩定燃燒，既增加了焊接的穩定性，使得電弧不隨意飄逸同時提升了電弧的能量利用率。

（二）實現高效率、低成本的焊接

機械激光-電弧復合焊接技術的最主要優勢和目的便是實現高效率、低成本的焊接。激光和電弧的相互作用下，使得用較小的激光和電弧能量便能完成材料的焊接，相比要達到同等效果所耗費的單獨激光和電弧功率要小許多，極大程度的降低了生產成本。同時與單純電弧或者激光焊接相比，復合焊接技術利用兩種熱源綜合焊接的優勢，輸入的熱量較小造成的熱影響區域面積較小，導致的工藝材料的焊縫變形量較小，較少了焊接后的工序處理，提升了生產工作效率。

（三）增加焊縫熔深，改善焊接成型

熔深淺是焊接技術中易出現的問題，而在激光的作用下，電弧可以深入到工件內部，到達焊縫的深處增加熔深，并且在電弧的作用下也會增強金屬的激光吸收率。形成較深的焊縫熔深改善了金屬的熔化程度，避免了焊縫咬邊的現象出現，同時，激光-電弧復合焊接技術還可以控制激光和電弧的輸出量，根據材料工件需求，單獨調節配比，獲得理想的焊縫熔深和深寬比。

（四）減少焊接缺陷，提升焊接質量

在電弧和激光的復合熱源焊接下，激光的作用減少了焊縫的加熱時間，使得焊接材料受熱面積減少，不易產生較大的晶粒，并且有效的減緩了熔池金屬的凝固時間，增加了熔池相變時間，將熔池的氣體充分排除，減少了諸如氣孔、裂紋等焊接的缺陷，提升了焊接的質量。

（五）降低要求，提升焊接適應性

單獨激光作用時，激光束直徑較小，對焊接接頭的間隙要求小于0.10mm要求較高。而在電弧的作用下，增加了工件材料的熔合區寬度，可以降低焊接接頭間隙的高精度要求。并且更適用于一些特殊的材料，如電弧在激光焊接之前可以清潔焊縫表面，去除氧化膜，從而更有利于焊接鋁合金。

四、機械激光-電弧復合焊接技術的應用

（一）應用到船舶制造業

因船舶制造業中造船所使用的鋼板厚度較厚，對于焊接要求較高，而單一的電弧焊接和激光焊接都無法滿足船舶制造業的需求。激光-電弧復合焊接技術具備著獨特的優勢，對于較大的焊件間隙可以放寬至1mm，相對于激光焊接的0.1mm，極大的提升了間隙距離，減少了焊接前的工作量和成本，使的船舶制造速度加快，成本下降，提升了制造效率。另外主要的優勢在于，激光-電弧復合焊接可減少焊件的變形量，使得焊接后的整形工作量也隨之減少，極大的減輕了人力成本。

（二）應用到汽車制造業

目前在汽車行業中，汽車設備逐漸向更輕薄發展，而汽車框架結構也引進了更多的鋁、鋁鎂等輕質合金，既改善了汽車的機動性能，使汽車流線性速度增快，也節約了能源減少了污染。以往汽車的焊接多采取激光焊和熔化極氣體保護焊，但是目前大多數采取了激光-電弧復合焊工藝的成熟焊接手段，滿足了汽車制造業焊接需求。例如德國大眾汽車工程公司的TGRAF等人自主研發了MIG復合焊接機頭，該焊頭結合電弧和激光焊接的優勢，以極小的幾何尺寸，安裝到弧焊機器人手臂，方便各空間、各角度的焊接。

（三）應用到石油管道中

通常石油管道焊接中，由于管道壁比較厚，需要使用電弧焊在特殊的坡口處多次焊接，不僅耗費人力帶來工作麻煩，而且焊接的引弧熄弧階段易產生缺陷。采用激光-電弧復合焊融合了電弧焊接的橋接能力和激光焊接的深熔性能避免反復焊接，確保一次焊接成型，從而減少了焊接的缺陷，也提升了石油管道焊接的效率。

篇8

【關鍵詞】攪拌摩擦焊；數控技術；先進的連接技術

一、攪拌摩擦焊的介紹、連接方法及應用

1、攪拌摩擦焊是英國焊接研究所1991年發明的一項固相焊接專利焊接技術，是靠摩擦熱使待焊接工件局部產生熱塑化，利用攪拌針（頭）的旋轉帶動焊縫處的金屬移動而形成固態焊接。

2、攪拌摩擦焊對零件連接過程中，還需要數控技術的支持。利用數控系統編寫程序，對焊接過程及焊接運動實現自動化加工。這不但是數控技術在焊接中的應用，更是自動焊接技術的創新及飛速發展的體現。

3、下面以焊接厚度6mm，焊縫長度為300mm鋁合金的平板對接縫在攪拌摩擦焊中的應用進行介紹。

（1）平板對接焊縫的焊接過程見圖1。

圖1 平板對接焊的過程

（2）數控系統中的參考程序

為保證焊縫的完整性，通常我們會在對接縫的兩端加上引弧板，即實際焊接長度應大于300mm。引弧板的厚度應與對接板的厚度一致，其放置位置見圖2。

圖2 引弧板的放置位置

（3）參考程序（日本三菱系統）

O0001；

G54 M04 S1200；

G04 X2000；

G00 X0 Y0；（坐標系原點設置在焊縫的起點）

G00 Z2.0；

G01 Z-3 F150.0；

G91 X-310；

G90 G00 Z100；

M30；

二、攪拌摩擦焊的特點

攪拌摩擦焊是一種機械自動化程度很高的自動焊接方法，與傳統焊接方法相比，具有以下特點：

1、無飛濺、煙塵；

2、無輻射對人體的危害；

3、不需要調節電流、電壓，無高壓觸電危險；

4、實現焊接的機械化、自動化，降低了工人的勞動強度，大

大的改善了技術工人的勞動環境，更避免了手工操作所造成的質量不穩定性；

5、克服了薄板易焊穿，厚板焊不透，型材焊接等諸多難點，改善了鋁合金、銅合金、鈦合金等材料的焊接性能；

6、被焊接材料不要開坡口，更不存在熔化，焊縫的成形及質量不會受到焊縫或工件位置的改變的影響，是靠系統的編程與設備的精度來保證，所以攪拌摩擦焊還具有高柔性的特點；

7、因攪拌摩擦焊是通過對局部材料的熱塑化的一種固相連接，焊縫表面質量與傳統焊接相比要高。

三、攪拌摩擦焊方法的核心——攪拌頭

攪拌頭是攪拌摩擦焊技術的核心。被譽為攪拌摩擦焊的“心臟”。如果將攪拌摩擦焊看作是機械加工，那么攪拌摩擦焊頭則是加工刀具，它完成加工中的主運動，被焊接材料做進給運動。攪拌頭的材料性能直接影響焊接的成敗。

攪拌頭的材料可以采用工具鋼，也可采用鎢材。但工具鋼和鎢材在500度以上溫度加工磨損量將急劇增大，使用壽命較短。為降低磨損量，提高其使用壽命，獲得高精度，克服難切削等條件，可選用具有高傳熱系數、耐高溫、高耐磨性、高硬度的多晶立方氮化硼（PCBN）采用高溫高壓經燒結后在磨光所制成的攪拌頭端部。

四、應用與前景

攪拌摩擦焊技術是數控技術和焊接技術的融合和創新，作為一種新型的、先進的焊接技術，它解決了普通焊接難焊接的材料，更突破了傳統焊接的局限性。新型攪拌摩擦焊技術還包括雙軸肩自適應攪拌摩擦焊、復合熱源攪拌摩擦焊、動態控制低應力無變形攪拌摩擦焊、雙頭摩擦焊技術。攪拌摩擦焊技術已經在我國的工業生產中得到了應用，并取得了很好的效應，正在大力推動著中國制造業的發展。

參考文獻

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1焊接材料與焊接設備的科學應用

汽車行業中常用的焊接材料主要有焊條、焊絲、SnPb、CuZnMe等。各類電焊條主要用于手工電弧焊操作,具有靈活、使用便利等特性。藥芯焊絲則主要用于氣保護焊操作,具有焊接強度高、適應強鋼焊接的特性。SnPb適用于釬焊、釬涂的應用對象,主要用于換熱器焊接等。CuZnMe則用于鋼構件釬焊,具有焊接成本低、焊接效果好等特點。焊接設備的科學應用是促進焊接工藝高水平發揮、焊接材料高效服務的保證,同時也是各個焊接工藝、材料及焊接對象有機統一的橋梁與紐帶。因此實現焊接設備的高度統一與通用服務可以有效的減化各工藝環節的復雜銜接過程,便利生產的各項操作與管理。

2汽車工業焊接工藝的應用現狀及點焊工藝的創新發展

2.1焊接工藝的應用現狀

焊接工藝是汽車制造中較為關鍵的一項技術,其與汽車沖壓、涂裝及整體車輛的總成裝配并稱為汽車工業制造中的四大技術支柱。焊接工程涉足了生產工藝、機械制造、設備選用、材料管理、現場控制、計算機科學應用等眾多學科,是一種跨越式發展、集成性能強的綜合技術。汽車工業制造的全過程包括六大總成,分別是汽車框架、汽車車身、整體車廂、內部發動機、動力變速箱與車橋。而在這六大總成中,焊接技術的應用無處不在,包含了各類焊接工藝、豐富的焊接技術與焊接方法,因此可以說焊接工藝的科學應用在整車生產制造中擔負著不可替代的重要作用?；诤附庸こ讨械膲毫浮㈦娀『?、釬焊、切割焊等連接原理,我們可將焊接工程的工藝分為點焊、縫焊、凸焊、對焊、摩擦焊、手工電弧焊、氬弧焊、激光焊、火焰焊、高頻焊、等離子焊等。

2.2點焊工藝的創新發展

2.2.1鎂合金薄板點焊工藝

鎂合金材料具有傳熱性能好、電導性能強勁的特點,其熱傳導系數比鋼、鋁等金屬均大出許多,因此利用鎂合金進行電阻點焊時應使用較大的焊接電流,當電流經過工件時其產生的電阻熱會大量融化母材金屬,并在較大的壓力之下形成焊點連接。由上述點焊的過程我們不難看出,鎂合金薄板點焊主要包括焊接電流、時間及壓力電極等三大要素,而其工藝則主要包括一般點焊與墊片附件工藝點焊兩類。一般點焊不再熬述,后者的點焊工藝主要是在鎂合金與銅電極兩者中間設置尺寸一定、材料特定的工藝墊片,該工藝具有焊點面積大、直徑大,接頭易貫穿工件始終的特點,同時由于焊點較大,也易產生面積較大的空洞,這是由對接頭的拉剪力不平衡造成的,我們可以采用適當增大電流下降的時間來解決這一現象。

2.2.2SPCC鋼與NdFeB永磁體的激光點焊

NdFeB稀土永磁材料是一種新型的復合材料,具有性能優越的磁能及環保性,因此在電子與汽車工業中得到了廣泛的應用。同時由于其磁體本身具有較大的脆性,因此造成了其易碎、易破的脆弱一面。為了解決這一不良現狀我們必須將其與一些剛性的材料進行保護連接,從而使點焊的工藝形成良好的焊接效果。SPCC鋼與NdFeB永磁體的激光點焊過程主要采用UnitekMiyachiLW50A型脈沖Nd并采用YAG激光器作為激光點焊設備,可將最大脈沖能量設置為50J,并將最高峰值的功率控制在5千瓦,同時采用固定搭接的方式,首先將裝夾固定,而后采用激光器發射激光照射實現連接的過程。照射結束后還應對焊接形成的接頭進行必要的磨制與拋光,可利用濃度為百分之四的硝酸酒精進行多余部位的腐蝕處理,并利用高效的電鏡掃描儀器進行對接外觀的勘察,測量其接頭的硬度變化是否合理。提出可行性的接頭強度處理建議。

3激光焊接技術的全面發展

激光焊接技術主要通過強度較高的激光照射作用使汽車材料表面通過熱能的吸收發生融化蒸發,并沿著規定的方向形成標準焊縫,從而達到焊接汽車制造部件的目的。激光焊接的主要方式包括脈沖焊接及連續激光焊接等。脈沖激光焊接主要用于質料較輕薄的材料焊接及定位單點式的固定連續焊接,而后者則適用于質料板材較厚的切割及焊接。在車身的制造工藝中主要采取后一種方式進行焊接,其基本形式主要包括初步照射、深層融化、形成體積熔池的傳熱式融化焊接及深穿入式的融化焊接。后者在照射較密集、功率較大的激光束之下形成吸入激光的氣化反應,并產生較大的蒸汽壓力,使金屬逐步融化并在蒸汽壓力作用之下形成深入凹坑并最終穿入另一個工件。在激光光速的進一步移動之下,在凹坑周圍融化的金屬會回流入凹坑中在凝固冷卻的作用之下實現緊密的連接并最終達到良好的焊接效果?？傊す夂附蛹夹g具有非接觸性焊接帶來的無磨損特點,同時具有加工焊接的效率較高、殘余應力較低、噪音較小、環境污染較低的充分優勢,因此必將進一步得到全面的應用與創新的發展。

4焊接工藝的自動化發展

我國汽車工業的迅猛發展使自動化的管理理念在汽車生產的各項工藝中得到了全面的應用,例如以自動化控制技術為主的電源焊接、專機焊接及機器人焊接等。由此不難看出,提升焊接設備性能是與自動化控制技術的發展密不可分的。同時,高效的自動化控制又離不開計算機技術的科學扶植,可以說計算機系統的全面應用是自動化控制技術的發展,是數值模擬焊接、群控焊接的延伸。隨著信息化時代的到來,網絡技術、計算機技術在焊接生產中創新應用,并卓有成效。例如現場總線系統控制、基于網絡的焊接自動化系統控制等。汽車制造業具有生產品種眾多、生產柔性化、小型批量生產的特點,而焊接機器人的全面應用則正好能夠滿足這些現實特點,因此在新型汽車的生產線中,大力深化焊接機器人的應用投入是科學的必然趨勢。同時焊縫跟蹤技術的發展、遠程編程技術在汽車工業生產中的創新應用也是今后焊接工藝自動化發展的明確目標。

篇10

關鍵詞：鍋爐制造；焊接技術；焊接缺陷；質量控制

Abstract：Welding technology is a key technology in boiler manufacturing process, directly affect the quality of welding of boiler and pressure vessel life, quality and operation. This paper mainly introduced our country boiler welding technology development, and analysis of boiler welding problems that may arise, puts forward the quality control measures of boiler welding.

Keywords：Boiler manufacturing; Welding technology; Defects of welding; Quality control

中圖分類號：P755.1文獻標識碼： A 文章編號：

隨著我國發電裝備業的不斷發展，鍋爐制造技術備受政府部門關注。我國的鍋爐生產水平不斷發展，所采用的焊接技術也獲得了改善。焊接的可靠性對于鍋爐的質量、使用性能和壽命有著決定性的作用。當鍋爐焊接出現失效或故障時，鍋爐則不能正常工作，甚至會出現泄漏、爆炸等危險情況。因此，在鍋爐制造過程中，必須保證鍋爐壓力容器焊接技術的可靠性，使人們生產實踐中放心操作和使用鍋爐 [1]。

一、鍋爐壓力容器的焊接技術簡介

焊接是機械加工中的傳統加工方式，在機械加工中有著不可替代的作用。在我國的鍋爐制造業，焊接技術從應用以來獲得了不斷的更新。近些年，我國的鍋爐制造能力已達到國際領先水平，其中應用較廣的焊接技術包括：

(1)MAG自動焊接

雙面脈沖MAG自動焊接是一種焊接效率較高，焊接質量控制嚴格的焊接技術。雙面脈沖MAG自動焊接技術多用在鍋爐水冷壁管焊接工藝中，該技術自被引用以來大大提高了水冷壁的焊接效率。MAG焊接實際是指采用熔化極氣體保護電弧焊，該方法解決了鍋爐水冷壁制造過程中在仰焊位置所需的特殊工藝問題。其通常用的保護氣體有：氬氣、氦氣、CO2氣或這些氣體的混合氣。

(2)MIG焊接技術

MIG焊接技術又被稱為熔化極氣體保護電弧焊，該焊接技術的主要原理是利用連續送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬嘴噴出的氣體來保護電弧進行焊接的。在鍋爐制造過程中，MIG焊接技術可以應用在厚壁管對接街頭中，最典型的優勢在于該種焊接技術的高效性。在鍋爐中有著上千個接頭需要焊接，因此該焊接技術獲得了廣泛的推廣。

(3) TIG焊接技術

TIG焊接技術是指利用鎢極惰性氣體進行焊接技術。TIG焊接技術根據自動化程度可以分為手工焊、半自動焊和自動焊三類。TIG焊接技術由于在焊接過程中可不使用焊劑，故所焊接后沒有雜質和夾渣，焊機后的接口品質良好。其中，利用TIG焊接技術進行窄間隙熱絲，成功了解決了焊接過程中筒身轉動、竄動和跟蹤困難等實際問題。該焊接技術在鍋爐制造工業獲得很大程度的推廣，為我國的鍋爐制造也做出了巨大貢獻。

二、鍋爐壓力容器焊接缺陷及解決辦法

在鍋爐焊接過程中，由于受施工條件、施工人員水平和所使用焊接設備的性能等因素的影響，焊接完成的鍋爐經常發現缺陷。對于焊接出現的缺陷，若不能在投入市場之前發覺，必然會給用戶帶來巨大的損失[2]。因此，在實際鍋爐焊接過程中，必須采取預防措施，防止各類常見焊接缺陷的發生。常見的缺陷及處理辦法如下：

(1)焊接裂紋

焊接裂縫在焊接過程中屬于常見缺陷。焊接裂紋可能出現在焊接完成的較長時間，也可能在焊接過程中就出現裂紋。若不能合理控制該類缺陷，很可能引起鍋爐在使用過程中爆炸和斷裂等危害。經過分析，引起焊接裂紋的主要因素包括：所使用的焊接材料不符合標準，當進行焊接時，焊接材料不能發揮作用而凝結或者凝結力過??；在焊接過程中沒用充分考慮到環境因素。若在潮濕、低溫和有風的環境下作業時，所焊接的焊縫不能正常的冷卻而出現集中應力；所焊接的鍋爐材料和結構存在缺陷。

針對焊接出現裂紋缺陷，應采取相應的預防措施。具體措施如下：施工前仔細分析焊接材料和結構，做好焊接前準備，采取適當手段處理待焊接部件。按照相關規章指導，嚴格執行在容易出現裂紋下情況下的工藝流程。焊接過程中注意所焊接焊縫的狀況，不要人為的敲擊焊縫。

(2)焊縫中存在氣孔

對于焊接過程中出現的氣孔，很多情況下處理難度較大。焊縫中的氣孔將直接削弱焊縫的連接強度，造成安全隱患。造成焊縫中出現氣孔的原因如下：不能嚴格控制焊接設備的工作條件，導致焊縫形成過程不穩定。在焊接前未仔細檢查連接處的清潔狀況，導致所焊接的焊縫存在雜質，從而不能與焊借材料融合。焊接操作不當。所采用的焊條角度不當或者沒有采用偏心焊條，導致焊縫形成出現畸形。

對于焊縫出現氣孔這一缺陷，采取的預防措施如下：嚴格檢查所使用的焊接設備工作條件，并保證所使用焊條干燥情況，若采用高純度氬氣時應把握所采用氣體的純度；在焊接過程中，引弧要與焊縫保持一定距離，規范焊接操作姿勢；對于焊縫存在雜質的一定清理干凈才可施工。

(3)焊縫未能正常溶合和未焊透

在焊接過程中，若不能按照標準進行操作，所焊接的焊縫極易出現未焊透和未融合缺陷。該缺陷最大的危害就是焊接的焊縫不牢，強度偏低，不能起到焊接應起的作用。導致該缺陷的主要原因有：焊接工人操作有誤，在焊接過程中運條過快，焊縫還未得到充分焊接就結束了焊接；焊縫間隙過大，超出了焊接能夠正常起作用的范圍，使形成的焊縫不能發揮作用，出現缺陷；所焊接的焊縫存在坡口，不能使焊條融化后均勻的布置在焊縫中。

對于焊接過程中出現的未正常融合和未焊透缺陷，可以采取一下措施預防：規范焊接工人的操作過程，保證焊縫充分的被焊接；焊接之前檢查待焊接縫的間距和清潔狀況，若存在不規范立即進行糾正；規范焊接條件，防止焊接過程中能量釋放過小，不能發揮作用。

(4)焊接焊瘤

焊接焊瘤是焊接過程中不能正?？刂圃斐傻暮笚l過度融合，焊瘤嚴重影響鍋爐產品的外形外觀，降低產品的質量。引起焊瘤的主要原因：焊劑工作不穩定，瞬間釋放能量過多，造成焊條過度融合；焊接工人在焊接過程中，運條速度不穩定造成出現焊瘤。

對于焊接過程的焊瘤，可以采取以下措施進行防止：焊接工人在焊接過程中應保持勻速運條，防止為加強焊接而出現停留時間過長。保證焊機工作的穩定性，定期檢查焊機，在發生故障前預先修理，進而防止出現故障導致出現焊接缺陷。

三、鍋爐焊接過程中的質量控制管理

鍋爐焊接過程中的質量控制管理能夠保證焊接鍋爐的合格率，是鍋爐制造過程中的關鍵步驟。在鍋爐的焊接制造過程中，只有把握好焊接檢驗才能最終使制造的鍋爐推向市場，否則會由于制造存在的安全隱患給來巨大的威脅[3]。在進行焊接質量控制管理時，應該根據實際焊接過程進行檢驗，按照先后順序可以分為:焊前檢驗、焊接檢驗和焊后檢驗。

(1)焊前檢驗

焊前檢驗是進行焊接實際操作之前，就對所要焊接的工件、工況、設備運行狀況和焊接材料等準備工作進行檢驗。焊前檢驗是保證整個鍋爐焊接工作能順利執行的基礎環節，在鍋爐的質量保證中有著重要的作用。因此，在每次進行焊接前，都必須根據實際情況的需要進行焊前檢驗。具體的細節如下：嚴格按照既定圖紙核實所要焊接零部件，防止出現焊錯部位和不能按照工藝規范操作。檢驗工藝要求是否存在焊接質量檢驗的特殊要求，并且驗證所進行焊接工藝的合理性和規范性。檢驗焊接材料質量和待焊接部件的清潔程度，待所有焊接準備工作符合實施規定才可進行工作。

(2)焊接檢驗

焊接檢驗主要涉及在焊接過程中，依據焊接的工藝參數和焊縫的狀況進行檢驗。通過焊接檢驗，可以發現在焊接過程中出現的焊接缺陷，并根據實際情況的需要實施及時的補救措施，防止出現大量的殘次品，最大程度的保證焊接質量。具體的措施包括：檢驗焊接具體的實施方案和實施工藝過程是否符合焊接土藝規范，嚴格控制焊接操作人員的工作流程。 進行驗證焊接過程的預熱和層間溫度，保證焊接工藝要求。

(3)焊后檢驗

焊后檢驗是指在完成焊接操作，并在焊接過程中沒有發生缺陷或者發生缺陷已經采取補救措施，檢驗所焊接的部位是否合格。焊后檢驗是產品過關的最后一步，也是保證產品最關鍵的步驟。焊后檢驗主要措施包括以下：鍋爐性能檢驗。對于鍋爐這類壓力容器，首先要保證一定的密封性。因此，在焊接完成后可以同一定壓力的水，檢驗容器的密封性。焊接處理性檢驗。在某些情況下，存在問題的焊縫不會立即反應出缺陷，當受到一定的沖擊后將產生失效。因此，可以分析焊縫的金相組織，檢驗所焊接產品的可靠程度。采用無損探傷技術，檢驗焊接是否存在氣孔、夾渣等缺陷。

綜上所述，在鍋爐制造焊接過程中，必須嚴格把守質量，保證所制造鍋爐質量。隨著我國社會發展對于鍋爐需求的進一步加大，提升鍋爐焊接技術對于我國經濟發展有著深遠的意義。

參考文獻：

[1] 李秀峰,白鶴峰.鍋爐制造企業的焊接管理工作[J]. 焊接技術. 2006(04)