焊接方法与设备其他焊接方法

2020/7/6杨建国1焊接方法与设备其他焊接方法2020/7/6杨建国2第十章其他焊接方法电渣焊螺栓焊电子束焊激光焊接摩擦焊接高频焊接2020/7/6杨建国3第一节电渣焊2020/7/6杨建国4第一节电渣焊-------------原理及分类定义：利用电流通过液态熔渣产生的电阻热进行焊接的方法。2020/7/6杨建国5第一节电渣焊-------------原理及分类2020/7/6杨建国6第一节电渣焊-------------原理及分类2020/7/6杨建国7第一节电渣焊-------------原理及分类2020/7/6杨建国8第二节螺柱焊2020/7/6杨建国9第二节螺柱焊-------------定义及原理将螺柱的一端与板件表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定的压力完成焊接的方法称为螺柱焊。螺栓板接触面电弧熔化区力力2020/7/6杨建国10第二节螺柱焊-------------特点及分类焊接时间短（1s）熔深浅节省材料设备简单全位置焊接冷却速度快，影响接头延性2020/7/6杨建国11第二节螺柱焊-------------特点及分类电弧螺柱焊电容储能螺柱焊短周期螺柱焊2020/7/6杨建国12第二节螺柱焊-------------特点及分类2020/7/6杨建国13第二节螺柱焊-------------特点及分类2020/7/6杨建国14第二节螺柱焊-------------特点及分类2020/7/6杨建国15第二节螺柱焊-------------特点及分类2020/7/6杨建国16第二节螺柱焊-------------特点及分类2020/7/6杨建国17第三节高能束焊接2020/7/6杨建国18第三节高能束焊接-------------电子束焊2020/7/6杨建国19第三节高能束焊接-------------电子束焊电子束–极高的功率密度（加速电压：30-150kV,焦点直径小）–精确、快速的可控性2020/7/6杨建国20第三节高能束焊接-------------电子束焊焊接方法的优点：–深宽比大–速度快、热影响区小、变形小–焊缝质量高（真空作用）–适应性强（材料，板厚）–可达性好–可控性好2020/7/6杨建国21第三节高能束焊接-------------电子束焊焊接方法的缺点–设备贵–装配严格–真空室限制–电磁干扰–射线2020/7/6杨建国22第三节高能束焊接-------------激光焊2020/7/6杨建国23一、激光焊接原理热导焊接深熔焊接热导焊焊缝深熔焊焊缝激光焊接原理及应用2020/7/6杨建国24二、激光深熔焊的几何特征、熔池流动、小孔对光吸收激光深熔焊几何特征1激光束2焊接熔池3小孔4焊缝宽度5熔池深度激光深熔焊腔内液体金属的流动1激光束2小孔后部流动区3小孔内流动区小孔内激光的吸收过程1激光束2等离子体3熔池后部熔化区4焊件运动方向2020/7/6杨建国25激光束基本特性单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。1、单色性激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。He-Ne激光器产生的632.8nm谱线，线宽只有10-9nm。普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯(Kr86)，其谱线宽度为4.7×10-3nm。激光的单色性比一般光要高出106～107倍以上.自然光由波场范围较宽的光构成，激光的谱线展宽极小，具有很好的单色性。单色性决定物质对激光能量的吸收和精细聚焦的可能性；CO2：10.6μmCO：5.4μmYAG：1.06μm准分子：0.24μm；激光自然光波长能量2020/7/6杨建国262、方向性好、亮度高从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性。激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于10-3~10-5弧度。激光通过直径为D的孔径时，由于衍射会产生一定发散：等相位面(发散角)激光束激光的方向性带来两个结果：光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。一个具有10mW功率的He-Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。2020/7/6杨建国273、相干性好以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合便产生明暗相间的条纹，这就是光的干涉。自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。2020/7/6杨建国28第三节高能束焊接-------------激光焊优点–能量集中、热影响区小、应力变形小–深宽比大–适应性强–可达性好、易传输–不受电磁干扰–不用真空室、无射线2020/7/6杨建国29远距离焊接系统原理2020/7/6杨建国30激光焊接的主要问题：设备贵反射问题组装定位合金元素的挥发焊接过程中一些高挥发性的合金元素(如硫和磷)从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且有很可能产生咬边。冷却速度非常快材料的含碳量成为一个非常重要的影响参数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。2020/7/6杨建国31第三节高能束焊接-------------激光焊原理–自由辐射–受激吸收–受激辐射条件–粒子集居数反转（粒子数反转）2020/7/6杨建国32第三节高能束焊接-------------激光焊激光的形成过程工作物质激励、受激辐射自激振荡增益外界能量注入（泵浦）光学谐振腔2020/7/6杨建国33第三节高能束焊接-------------激光焊2020/7/6杨建国34CO2激光的产生1.激光束2.切向排风机3.气流方向4.热交换器5.后镜6.折叠镜7.高频电极8.输出镜9.输出窗口CO2激光器系统一般气流的流动速度较慢,将热量从放电腔中带走。2020/7/6杨建国35YAG激光的产生根据工作物质分类：红宝石：激活离子Cr3+，波长：694.3nm，三能级；Nd:YAG：激活离子：Nd，波长：1.06m，四能级；钕玻璃：激活离子：Nd，波长:1.06m，四能级脉冲宽度：100~500ns，频率：几百~62kHz。2020/7/6杨建国36YAG激光的产生灯泵浦Nd:YAG激光器大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是长150mm，直径7~10mm。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒Nd:YAG激光器的功率范围约为50~800W。2020/7/6杨建国37灯泵浦Nd:YAG体激光器将几个Nd:YAG棒串联起来可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。目前的Nd:YAG激光器系统多达8个腔。输出4kW功率。1kW的脉冲Nd:YAG激光器YAG激光的产生2020/7/6杨建国38激光－TIG复合electrodearclaserbeam旁轴激光与TIG复合双束激光与TIG同轴复合多电极TIG与激光同轴复合laserbeam1lensarclaserbeam22020/7/6杨建国39激光－MIG复合利用填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能。对间隙、错边、对中的适应性更好，可焊接厚板。适合焊接铝合金、镁合金、铜合金材料2020/7/6杨建国40激光－等离子弧复合加热区更窄，对外界敏感更小，引燃性好。密度更大，弧长更长。可旁轴复合，也可同轴复合。适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。环状电极同轴复合LaserbeamPlasmatorchPlasmaarcWorkpieceLaserbeamPlasmatorchPlasmaarcWorkpiece空心电极同轴复合2020/7/6杨建国41激光－双电弧复合能量输入比普通激光－MIG复合减少，熔深增大。焊接速度更高，焊接过程更稳定。相互之间位置的排布非常重要。尤其适合焊接厚板。激光－双MIG复合2020/7/6杨建国42第四节摩擦焊2020/7/6杨建国43第四节摩擦焊定义：在压力作用下，通过待焊界面的摩擦界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性变形和流动，通过界面的扩散及再结晶而实现焊接的固态焊接方法2020/7/6杨建国44第四节摩擦焊原理–机械能转化为热能–塑性变形–顶锻保持–扩散再结晶2020/7/6杨建国45第四节摩擦焊优点–质量好–异种金属焊接–效率高、质量稳定–节电、干净、设备操作简单缺点–设备贵–非圆构件、薄件2020/7/6杨建国46第四节摩擦焊2020/7/6杨建国47第四节摩擦焊2020/7/6杨建国48第四节摩擦焊2020/7/6杨建国49第四节摩擦焊2020/7/6杨建国50第五节高频焊2020/7/6杨建国51第五节高频焊定义：利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源，使该表面达到熔化或者塑性状态，同时施加或者不施加顶锻力，使金属结合的一种方法。2020/7/6杨建国52第五节高频焊集肤效应（控制电流密度）–（现象、频率、电阻率、磁导率）邻近效应（控制位置、路径）2020/7/6杨建国53第五节高频焊高频焊特点–速度高、无跳焊现象–热影响区小–清理要求低–高频对设备人体危害–振荡器件寿命短2020/7/6杨建国54第五节高频焊2020/7/6杨建国55第五节高频焊2020/7/6杨建国56第五节高频焊2020/7/6杨建国57第五节高频焊2020/7/6杨建国58第五节高频焊2020/7/6杨建国59第五节高频焊2020/7/6杨建国60第五节高频焊