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焊接技术的较新成果权衡

2021-07-21 12:19:32| 来源:| 编辑:| 点击:1次

怎奈7尺男儿身?然而 焊接技术的较新成果

束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。属于高功率密度的热源有:等离子弧、电子束、激光束及复合热源激光束+Arc(TIG、MIG、Plasma)。 {TodayHot}当前高能束流焊接被关注的主要领域是:①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型设备的研制,诸如,脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。 1、激光焊接的较新进展 1.1新型激光器 (1)直流板条式(DCSlab)CO2激光器、(2)二极管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半导体激光器、(5)准分子激光器。 1.2激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式 以美国PRC公司为例,几年前,用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000W,而近{HotTag}期的主导产品是4000~6000W,6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35mm和40mm。 1.3设备的智能化及加工的柔性化 尤其是对YAG激光,由于可用光纤传输,给加工带来了极大的方便。 其主要特点是:①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位(可达6个)加工。③光纤长度较长可达60m.④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。1.4束流的复合 较主要的是激光-电弧复合。深熔焊接时,熔池上方产生等离子体,复合加工时,激光产生的等离子体有利于电弧的稳定;复合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性;可增加焊接的稳定性和可靠性;通常,激光加丝焊是很敏感的,通过与电弧的复合,则变的容易而可靠。 激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA.通过激光与电弧的相互影响,可克服每一种方法自身的不足,进而产生良好的复合效应。 GMA成本低,使用填丝,适用性强,缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝,焊速高、热输入低,但投资高,对工件制备精度要求高,对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在:电弧增加了对间隙的桥接性,其原因有二:一是填充焊丝,二是电弧加热范围较宽;电弧功率决定焊缝顶部宽度;激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力,使电弧更稳定;激光功率决定了焊缝的深度;更进一步讲,复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。 从能量观点看,激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应,一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度;二是两热源相互作用的叠加效应。 GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。 Laser-TIGHybrid可显著增加焊速,约为TIG焊接时的2倍;钨极烧损也大大减小,寿命增加;坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接,与激光单弧复合焊相比,焊接速度可增加约1/3,线能量减小25%. 英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是:提高焊接速度和熔深;由于电弧加热,金属温度升高,降低了金属对激光的反射率,增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上,还要在12000WCO2激光以及光纤传输的2kWYAG激光器上进行,并为机器人进行PALW打基础。 1.5激光、工件与保护气体相互作用的研究 1.6铝合金的激光焊接铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的反射率以及导热性好,难以达到蒸发温度、难于诱导小孔的形成(尤其是对Mg含量比较小时)以及容易产生气孔。提高吸收率的措施除了表面化学改性(如阳极氧化)、表面镀层、表面涂层等外,也有用激光-TIG、激光-MIG的报道,其中MIG-DCelectrodeposition方法由于表面的清理作用强和加丝的合金化作用效果为好。 较近,比利时的LCretteur和法国的SMarya对6061铝合金进行了混合气和焊剂的CO2激光焊。在给定的试验条件下表明:70%He+30%Ar、气流方向与焊接方向相反时效果为好;针对穿透焊接时焊缝背面容易产生下垂缺陷,采用75%LiF+25%LiCl的焊剂,起到了祛除氧化、改善熔化金属与背面母材的接合,使背面焊缝具有“上翘”效应,在较宽的参数区间内形成了规整的焊道。对6061铝合金的焊接表明,焊缝强度可达到母材的90%。

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