先进连接技术范例.ppt

* * 绪论 快速凝固 连续铸轧、连续挤压、连续铸挤 金属等温成形、半固态成形 粉末冶金新技术 先进连接技术 材料加工新技术与新工艺 本节主要内容： 概述 激光焊接加工 电子束焊接 搅拌摩擦焊 六、先进连接技术 1、概述 电弧焊 气焊 电渣焊 电阻点焊 电子束焊 激光焊 连接技术 熔化焊 固相焊 钎 焊 气体保护焊 熔渣保护焊 CO2气体保护技术 熔化极氩弧焊 等离子弧焊 钨极氩弧焊 非熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊 手工电弧焊 埋弧焊 扩散焊 摩擦焊 超声波焊 高频焊 爆炸焊 电阻对焊 闪光对焊 接触高频焊 感应高频焊 瞬时液相扩散焊 固相扩散焊 真空钎焊 钎剂钎焊 气体保护焊 气相钎焊 浸沾钎焊 火焰钎焊 炉中钎焊 感应钎焊 高能束钎焊 电阻钎焊 电弧钎焊 盐浴浸沾钎焊 液态钎料浸沾钎焊 波峰焊 常用材料连接方法及其分类 熔化焊： 熔化焊是指通过母材和填充材料的熔合实现连接的方法。 固相焊： 固相焊是指通过连接材料在固态条件下的物质迁移或塑性变形实现连接的方法 钎焊： 钎焊是指利用低熔点液态合金(钎料)对母材的润湿和毛细添缝而实现连接的方法。 2、激光焊接方法 激光的产生： 物质受激励后，产生的波长、频率、方向完全相同的光束。 (light amplification stimulated emission of radiation) 激光的特点： 具有单色性好、方向性好、能量密度高的特点，激光经透射或反射镜聚焦后，可获得直径小于0.01mm、功率密度高达103W/cm2的能束，可以作为焊接、切割、钻孔及表面处理的热源。 激光加工系统组成图 激光器 储能电容 光学系统 工作台 控制系统 激光器产生激光束，通过聚焦系统聚焦在焊件上，光能转化为热能，使金属熔化形成焊接接头。 链接为激光加工过程短片 激光焊的主要优点： 激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输，适用于微型零部件及其它焊接方法难以达到的部位焊接，还能通过透明材料进行焊接； 能力密度高，可实现高速焊接，热影响区和焊接变形都很小，特别适用于热敏感材料的焊接； 激光不受电磁场的影响，不产生X射线，无需真空保护，可以用于大型结构的焊接； 可直接焊接绝缘导体，而不必预先剥掉绝缘层，也能焊接物理性能差别较大的异种材料 激光焊的主要缺点： 设备昂贵，能量转化率低(5%~20%)，对焊接件接口加工、组装、定位要求均很高，目前主要用于电子工业和仪表工业中的微型器件的焊接，以及硅钢片、镀锌钢板等的焊接。 3、电子束焊接 电子束焊系统 电子枪 真空系统 工作仓 高压电源 控制系统 电子束焊系统： 核心是电子枪，它是完成电子的产生、电子束的形成和会聚的装置，主要由灯丝、阴极、阳极、聚焦线圈等组成。灯丝通电升温并加热阴极，当阴极达到2400K左右时发射电子，在阴极和阳极之间的高压电场作用下，电子被加速(约为0.2光速)，穿过阳极孔射出，然后经聚焦线圈，会聚成直径为0.8~3.2mm的电子束射向焊件，并在焊件表面将动能转为热能，使焊件连接处迅速熔化，经冷却结晶后形成焊缝。 根据焊件工作室(焊件放置处)的真空度不同，电子束焊的分类如下： 高真空电子束焊： 工作室与电子枪同在一室，真空度为10-2~10-1Pa，适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接； 低真空电子束焊： 工作室与电子枪被分为两个真空室，工作室的真空度为10-1~15Pa，适用于较大型的结构件，和对氧、氮不太敏感的难熔金属； 非真空电子束焊： 需另加惰性气体保护罩或喷嘴，焊件与电子束流出口的距离应控制在10mm左右，以减少电子束与气体分子碰撞造成的散射。非真空电子束焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊件，焊件尺寸不受限制。 真空电子束焊的优点： 电子束能量密度大，最高可达5×108W/cm2，约为普通电弧的5000~10000倍，热量集中，热效率高，热影响区小，焊缝窄而深，焊接变形极小； 在真空环境下焊接，金属不与气相作用，接头强度高； 电子束焦点半径可调节范围大，控制灵活，适应性强，可焊接0.05mm的薄件，也可焊接200~700mm的厚板 真空电子束焊的应用： 特别适合焊接一些难熔金属、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。但设备复杂，成本高，焊件尺寸受真空室限制，装配精度要求高，且易激发X射线，焊接辅助时间长，生产率低，这些弱点都限制了电子束焊的广泛应用。 4、搅拌摩擦焊 定义： 搅拌摩擦焊(friction stir welding，简称FSW)是由英国剑桥焊接研究所TWI开发的一种材料链接新技术。搅拌摩擦焊是由摩擦焊派生、发展起来的，本质上属于固相连接范畴。下图为搅拌摩擦焊接示意图。 摩擦焊示意图