世界各工業(ye) 發達國家都非常重視焊接技術的發展與(yu) 創新。國外主要工業(ye) 發達國家的政府很重視焊接技術的發展,他們(men) 希望用先進的焊接技術來提高產(chan) 品的生產(chan) 質量、提高效率、降低成本,以此來與(yu) 勞力成本相對低廉的國家進行市場競爭(zheng) ,這是一種戰略手段。
激光被認為(wei) 是21世紀的新能源,激光技術反映一個(ge) 國家的工業(ye) 水平。激光在焊接中的應用正引起各國的重視。
國外激光加工設備和工藝發展迅速,現已擁有 100kW 的大功率 CO2 激光器、 kW 級高光束質量的 Nd:YAG 固體(ti) 激光器,有的可配上光導纖維進行多工位、遠距離工作。激光加工設備功率大、自動化程度高,已普遍采用 CNC 控製、多坐標聯動,並裝有激光功率監控、自動聚焦、工業(ye) 電視顯示等輔助係統。 激光製孔的最小孔徑已達 0.002mm ,已成功地應用自動化六坐標激光製孔專(zhuan) 用設備加工航空發動機渦輪葉片、燃燒室氣膜孔,達到無再鑄層、無微裂紋的效果。 激光切割適用於(yu) 由耐熱合金、鈦合金、複合材料製成的零件。目前薄材切割速度可達 15m/min ,切縫窄,一般在 0.1 ~ 1mm 之間,熱影響區隻有切縫寬的 10% ~ 20% ,最大切割厚度可達 45mm ,已廣泛應用於(yu) 飛機三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機旋翼、發動機燃燒室等。 激光焊接薄板已相當普遍,大部分用於(yu) 汽車工業(ye) 、宇航和儀(yi) 表工業(ye) 。激光精微焊接技術已成為(wei) 航空電子設備、高精密機械設備中微型件封裝結點的微型連接的重要手段。 激光表麵強化、表麵重熔、合金化、非晶化處理技術應用越來越廣,激光微細加工在電子、生物、醫療工程方麵的應用已成為(wei) 無可替代的特種加工技術。 激光快速成型技術已從(cong) 研究開發階段發展到實際應用階段,已顯示出廣闊的應用前景
電弧焊至今仍是焊接的主要方法,而電弧焊技術的進步主要是由電源的發展帶動的。國外企業(ye) 非常重視焊接電源的開發,而且將電源的開發與(yu) 電弧物理和焊接工藝技術相結合。每當出現一種新型焊接電源都同時推出新的控製方法。例如當出現晶閘管整流焊接電源就推出波形控製減少飛濺的CO2焊接電源和方波交流焊接電源;當逆變電源出現後就推出變極性電源、STT短路過渡焊接電源等;而當全數字化電源出現後又出現焊接電流和電壓與(yu) 送絲(si) 速度同步協調控製的雙脈衝(chong) 鋁合金焊接電源和CMT“冷金屬過渡”焊接電源等等。這說明焊接電源的發展並不隻是電路的設計,它關(guan) 係到電氣技術、微電子技術、控製技術、計算機技術、電弧物理、工藝技術等工程技術人員的聯合與(yu) 合作,需要一個(ge) 多學科的團隊。國內(nei) 電焊機行業(ye) 缺乏龍頭企業(ye) ,缺乏這樣的團隊,是造成國內(nei) 電焊機發展速度慢、小企業(ye) 隻能在低端產(chan) 品的生產(chan) 中掙紮生存的主要原因。
攪拌摩擦焊是20世紀90年代初由英國焊接研究所發明的固態焊接新技術,這是一項帶有革命性的創新,由於(yu) 焊接時金屬不熔化、無弧光和熱輻射、耗能小、效率高、工件變形小等諸多的優(you) 點,而迅速得到推廣應用。目前已經在飛機、火箭、快艇、郵輪、火車車廂等鋁合金結構製造領域得到應用。國內(nei) 一些研究所和高校已經購買(mai) 了英國的專(zhuan) 利技術使用許可證,開始自己的創新活動,並部分應用於(yu) 生產(chan) 。
以下幾項技術有助擴展激光焊接的應用範圍及提高激光焊接自動控製水平
l、填充焊絲(si) 激光焊,激光焊接一般不填充焊絲(si) ,但對焊件裝配間隙要求很高,實際生產(chan) 中有時很難保證,限製了其應用範圍。采用填絲(si) 激光焊,可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板,如不采用填充焊絲(si) ,板材間隙必須為(wei) 零才能獲得良好的成形,如采用φ1.6mm的焊絲(si) 做為(wei) 填充金屬,即使間隙增至1.0mm,也可保證焊縫良好的成形。此外,填充焊絲(si) 還可以調整化學成分或進行厚板多層焊。
2、光束旋轉激光焊,使激光束旋轉進行焊接的方法,也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金 鋼板對接時,容許對縫裝配間隙從(cong) 0.14mm增大到0.25mm;而對4mm厚的板,則從(cong) 0.23mm增大到0.30mm。光束中心與(yu) 焊縫中心的對準允許誤差從(cong) 0.25mm增加至0.5mm。
3、激光焊接質量在線檢測與(yu) 控製,利用等離子體(ti) 的光、聲、電荷信號對激光焊接過程進行檢測,近年來已成為(wei) 國內(nei) 外研究的熱點,少數研究成果已達到了閉環控製的程度。
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