《Chapter+13+焊接新技术及相关技术课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Chapter+13+焊接新技术及相关技术课件（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,材料加工工程,材料科学与工程学院,主讲教授：李远才、刘顺洪、周华民、王新云,HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE CO2 Gas Laser; Fiber Laser etc Pulsed 由于熔池窄小, EBW 焊缝HAZ窄小; 焊缝金属具有优良的物理-力学性能; 变形小; 难焊金属,异种金属焊接的有效方法. 真空条件,第13章:焊接新技术及相关技术,34,Fig. The longitudinal and transverse macrosections of the weld closen region in electron beam welding of
2、150 mm thick steel.,第13章:焊接新技术及相关技术,35,EBW的真空是理想的纯化焊缝金属的惰性保护气氛 . 电子束焊控制简单,易于实现焊接过程的全自动化.,第13章:焊接新技术及相关技术,36,真空电子束焊: 666 10-4Pa 低真空电子束焊: 1-13Pa 非真空: 与氦同时进入大气中焊接,第13章:焊接新技术及相关技术,37,KL -134 electron beam welding machine with “sliding” gun,第13章:焊接新技术及相关技术,电子束焊设备,38,第13章:焊接新技术及相关技术,电子束焊设备,39,第13章:焊接新技术及相
3、关技术,电子束焊设备,40,EBW 的局限: 设备昂贵; 受真空室尺寸限制; 抽真空费时; 焊前准备费用大; 焊接过程中产生X-射线; 快速凝固容易导致一些材料的开裂; EBW 缺陷 Undercutting; Porosity;Cracking;Underfill;Lack of fusion; Shrinkage voids; Missed joints,第13章:焊接新技术及相关技术,41,3）电子束焊的控制参数,电子束电流 束流与加速电压一起决定着电子束的功率。在电子束焊接过程中，加速电压往往不变，所以常常要调整电子束流值来满足不同的焊接工艺需要。增加电子束流，熔深和熔宽都会增加。 加
4、速电压 在电子束焊接中，加速电压的增加可使熔深加大，但加速电压的参数根据电子枪的类型通常选取某一数值不变。在保持其他参数不变的条件下，焊缝横断面深宽比与加速电压成正比。 焊接速度 焊接速度太快会使焊缝变窄，熔深减小。,第13章:焊接新技术及相关技术,42,聚焦电流 电子束聚焦状态对熔深及焊缝成形影响很大。焦点变小可使焊缝变窄，熔深增加。厚板焊接时，应使焦点位于工件表面以下0.5-0.75mm的熔深处；薄板焊接时，应使焦点位于工件表面。 工作距离 工作距离应在设备最佳范围内。工作距离变小时，电子束的斑点直径变小，可增加电子束功率密度。但工作距离过小会造成放电现象，因而在不影响电子枪的稳定工作的前
5、提下，可以采用尽可能短的工作距离。 对于确定的电子束焊接设备，加速电压一般固定不变，必须时也只做较小的调整。焊接电流和焊接速度是主要调整的工艺参数。热输入与电子束焊接功率成正比，与焊接速度成反比。利用焊接热输入与焊接厚度的对应关系，初步选定焊接工艺参数，经实验修正后方可作为实际使用的焊接工艺参数。此外，还应考虑焊缝横断面、焊缝外形及防止产生焊缝缺陷等因素，综合选择和实验确定焊接工艺参数。,第13章:焊接新技术及相关技术,43,4）电子束焊的应用,第13章:焊接新技术及相关技术,44,第13章:焊接新技术及相关技术,电子束焊接在汽车行业中的应用,对液压成型的凸轮轴进行电子束焊接，然后研磨,在自动
6、无级变速装置中，电子束焊接 行星齿轮和驱动齿轮,行星齿轮架和驱动齿轮的焊接,电子束焊接的摩托车铸铝轮箍,45,电子束焊接在铁路交通中的应用,标准铁轨分叉处的电子束焊接,在火车铝制部件上的电 子束焊接 ，焊深40 mm,第13章:焊接新技术及相关技术,46,第13章:焊接新技术及相关技术,电子束焊接在航空航天中的应用,卫星燃料箱,卫星轨道推进器上用的锥形喷口,在火箭上的锥形喷口， 调压器或燃料推进器上 大量应用电子束焊接技术,47,第13章:焊接新技术及相关技术,48,用电子束焊接义肢上的小齿轮或行星齿轮,在固定断裂的骨头上使用骨钉，它经过电子束焊接和退火处理,可以将各种钻头焊接在柔性曲轴上，然
7、后用于骨头的钻孔,电子束焊接在医疗行业中的应用,第13章:焊接新技术及相关技术,49,铜/钢，焊深30 mm,钢，焊深150 mm,铝，焊深40 mm,铜， 焊深35 mm,第13章:焊接新技术及相关技术,50,电子束焊接高灵敏部件,高灵敏部件的焊接，例如阀或传感器,第13章:焊接新技术及相关技术,51,第13章:焊接新技术及相关技术,用电子束焊接的压铸铝热交换器,52,用电子束焊接汽车减震器，包括 12条焊缝和电子束蚀刻标记,第13章:焊接新技术及相关技术,53,第13章:焊接新技术及相关技术,54,第13章:焊接新技术及相关技术,55,第13章:焊接新技术及相关技术,56,第13章:焊接新
8、技术及相关技术,57,第13章:焊接新技术及相关技术,58,第13章:焊接新技术及相关技术,59,II. 波形控制焊接技术,1.短路期间波形控制 Short circuit waveform control,适用于: CO2 焊 和 熔化极气体保护焊(GMAW),第13章:焊接新技术及相关技术,60,2. 表面张力过渡波形控制 Surface Tension Transfer (STT) Welding,1. The electrode approaches the work piece with the amps and volts maintaining steady levels.,2.
9、 As the electrode shorts, the voltage drops dramatically and the amperes begin to rise. The next two steps differentiate conventional GMAW from STT because of STTs precise control of the waveform.,3. The electrode has come in contact (shorted) with the work piece and is depositing the filler metal.
10、At this point, the voltage is approximately zero, and the amperes have increased immensely.,4. The increase in amperes causes the filler metal to separate from the rest of the electrode in a violent and unpredictable manner, producing greater spatter and smoke than STT.,5. After the separation betwe
11、en the weld deposit and the welding wire, the voltage and amperes decrease back to their preset levels.,6. Repeats the process as in step one.,第13章:焊接新技术及相关技术,61,第13章:焊接新技术及相关技术,2. 表面张力过渡波形控制 Surface Tension Transfer (STT) Welding,T0-T1. STT produces a uniform molten ball and maintains it until the
12、“ball” shorts to the puddle.,T1-T2. When the “ball” shorts to the puddle, the current is reduced to a low level allowing the molten ball to wet into the puddle.,T2-T3. Automatically, a precision PINCH CURRENT waveform is applied to the short. During this time, special circuitry determines that the s
13、hort is about to break and reduces the current to avoid the spatter producing “explosion”.,T3-T4. STT circuitry re-establishes the welding arc at a low current level.,T5-T7. STT circuitry senses that the arc is re-stablished, and automatically applies PEAK CURRENT, which sets the proper arc length.
14、Following PEAK CURRENT, internal circuitry automatically switches to the BACKGROUND CURRENT, which serves as a fine heat control.,BACKGROUND CURRENT,PINCH CURRENT,PEAK CURRENT,TAIL-OUT SPEED,62,STT,源于美国林肯公司,利用波形控制技术在整个焊接过程中精确而迅速地控制焊接电流.独特的技术既不是恒流也不是恒压.而是电源根据电弧的瞬时热需求自动调整焊接电流.,第13章:焊接新技术及相关技术,63,STT 方
15、法的优点,STT方法采用了具有波形控制的高频逆变技术改进了MIG的短路过渡工艺能够得到高质量的焊缝且减少了烟尘和飞溅. STT方法克服了其他工艺的问题且利用了其优点. 可能比GTAW的打底焊的效率提高3-4倍,具有低的热输出和熔透率高.,第13章:焊接新技术及相关技术,64,第13章:焊接新技术及相关技术,65,第13章:焊接新技术及相关技术,66,第13章:焊接新技术及相关技术,67,搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding），简称FSW是基于摩擦焊技术的基本原理，由英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的一种新型固相连接技术。与常规摩擦焊相比，其不受轴类零件的限制，可进行板
16、材的对接、搭接、角接及全位置焊接。被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。,.搅拌摩擦焊,第13章:焊接新技术及相关技术,68,与传统的熔化焊方法相比，搅拌摩擦焊接头不会产生与熔化有关的如裂纹、气孔及合金元素的烧损等焊接缺陷；焊接过程中不需要填充材料和保护气体，使得以往通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料通过搅拌摩擦焊技术得以实现连接；焊接前无须进行复杂的预处理，焊接后残余应力和变形小；焊接时无弧光辐射、烟尘和飞溅，噪音低；因而，搅拌摩擦焊是一种经济、高效、高质量的“绿色”焊接技术。,8.3.搅拌摩擦焊,第13章:焊接新技术及相关技术,69,1. 搅拌摩擦焊焊接原理,8.3.搅拌摩擦焊,第13章:焊接新技术及相关技术,70,8.3.搅拌摩擦焊,搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。,搅拌摩擦焊接过程示意图,第13章:焊接新技术及相关技术,71,2. 搅拌摩擦焊的热输入与焊接参数 搅拌摩
