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1、新焊接方法与热切割技术 一、等离子弧焊接与切割 l等离子弧是经过压缩的高能量密度的电 弧。l特点:高温(可达2400050000K)高速(可数倍于声速)高能量密度(可达105106W/cm2) 1. 等离子弧的产生 气体电离形成电弧。 在机械压缩、热压缩和电磁压缩的共同作用下,弧柱直径被压缩到很细 的范围内,弧柱内的气体电离度很高,当压缩作用与电弧的热扩散达到 平衡时,便成为稳定的等离子弧。 机械压缩:电弧被强迫通过喷嘴的小孔通道,弧柱截面减小。 热压缩:当往喷嘴内通入一定压力和流量的气体(如氩气、氮气等) 后,电弧会进一步受到压缩。 电磁压缩:电弧中定向运动的电子、离子流在自身磁场作用下,使
2、弧 柱进一步受到压缩。2.等离子弧焊 特点:l等离子弧的能量密度大,弧柱温度高,弧流流 速大,穿透能力较强,厚度12mm以下的焊件 可不开坡口,一次焊透,实现单面焊双面成形 。 l焊接电流小到0.1A时,等离子弧仍能稳定燃烧 ,并保持良好的挺直度和方向性。l钨极缩于喷嘴内,焊接时可避免钨污染。 l焊接速度快,生产率高,焊接热影响区小,焊 接变形也小。 l焊接设备较复杂,气体消耗量大,不宜在室外 焊接。l小孔形等离子弧焊不适于手工操作,灵活性比 钨极氩弧焊差。 3. 等离子弧切割 利用高温、高速、高能量密 度的等离子焰流冲力大的特点 ,将被切割材料局部加热熔化 并随即吹除,从而形成较整齐 的割口
3、。 可以切割不锈钢、铸铁、铝 、铜、钛、镍、钼、钨及其合 金以及非金属材料等。 割口窄,切割面的质量较好 ,切割速度快,切割厚度可达 150200mm。 二、电子束焊 利用高速、集中的电子束轰击焊件表面所产生的 热量进行焊接的一种熔焊方法。 按焊件所处工作室的真空度不同,可分为高真空 型、低真空型和非真空型等三种基本类型。 特点:l电子束的能量密度很高(约为电弧焊的5000 10000倍),穿透能力强,焊接速度快,焊缝 深宽比大(可达50:1)。l电子束可控性好,焊接工艺参数调节范围宽且 稳定,适应性强。 l由于在高真空下进行焊接,无有害气体和金属 电极污染,保证了焊缝金属的高纯度,焊接质 量
4、很好。 l焊接设备复杂,价格高,使用维护技术要求高 ,焊件尺寸受真空室限制,对接头装配质量 要求严格,并需要注意防护射线。 三、激光焊接与切割 1.激光焊利用聚焦的激光束轰 击焊件所产生的热量 进行焊接的一种熔焊 方法。 特点 焊接速度快、能量密度高、灵活性大。 可在大气中焊接,不需要真空环境或气体保护。 非接触焊接,整个焊接过程进行得很快,焊接热 影响区和焊接变形很小,特别适合于精密结构件 和热敏感器件的焊接。 可以借助偏转棱镜或通过光导纤维引导到难以接 近的部位进行焊接;也可以通过透明材料的壁进 行焊接;还可以对绝缘导体直接焊接,而不必清 除绝缘层。 易实现异种金属的焊接,也可用于非金属材
5、料的 焊接。 缺点是设备复杂、投资大、功率较小,可焊接的 厚度受到一定的限制。2.激光切割 l利用激光束的热能实现切割的一种热切割方法。 激光气化切割:利用激光束使材料局部在极短时间内 被加热到沸点以上,并以蒸气形式逸出,形成割口。 一般多用于极薄金属材料的切割。 激光熔化切割 :利用激光束将材料局部迅速加热到熔 化状态,并借喷射惰性气体将熔化物吹掉,形成割口 。主要用于非金属材料的切割,如纸、布、木材、塑 料、橡胶、岩石、混凝土等,也可用于切割不锈钢和 易氧化的钛、铝及其合金等金属材料 激光燃烧切割:利用激光束将金属材料迅速加热到燃 点,喷射纯氧使金属连续燃烧,氧化物被氧气流吹走 ,形成割口。主要用于金属材料的切割,如碳钢、钛 钢、不锈钢、双面涂塑钢板以及非铁合金等。 l特点:具有速度快、割缝窄、热影响区小、切割 表面光洁等优点。