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先进的焊接工艺和方法

摘要：介绍了几种国内外先进的焊接方法,分析了焊接工艺发展趋势,分析这几

种焊接方法的基本原理、特点以及焊接工艺，指出其适用场合。

关键词：焊接工艺，焊接技术，先进技术，发展趋势

1．引言

目前先进的焊接技术包括无人工厂用的编程型的焊接机器人、电子束焊

接、激光焊、搅抖摩擦焊等，这些先进的焊接技术在核工业、航空航天业、

船舶工业、汽车工业等领域正在发挥着越来越重要的作用。

2．国内外焊接技术发展现状与趋势

随着世界制造业的快速发展，焊接技术应用越来越广泛，焊接技术水平

也越来越高。新的焊接工艺方法不断涌现，专业焊接设备日新月异。与此同

时，国内外焊接设备生产企业也纷纷通过各种方式展示自身的实力，特别是

借以展会展出品种繁多的产品和先进的技术。先进焊接技术与发展趋势焊接

由19世纪末的碳弧焊发展至今不过一百多年的历史，形成了目前的上百种

方法，焊接工艺水平也达到了新的高度。焊接结构正朝着大型化、复杂化、

高参数方向发展。

3．几种先进的焊接技术

3．1电子束焊

3．1．1电子束焊的基本原理

从电子枪中产生的电子束在25~300kv的加速电压下加速到0.3~0.7倍

的光速，经过电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，形成的功率密度很高的

电子束流得到一个很小的焦点。

当电子束流撞击置于真空或非真空的工件表面时，电子的功能迅速转变

为热能，是金属迅速融化和蒸发，实现焊接过程。

3．1．2电子束焊的特点[5]

1）保护效果好，焊接质量高。真空进行，适用于化学性质活泼、纯度

高、易被大气污染的金属，如Al、Ti、Zr、Mo、Be、Ta、高强钢、高合金高、

不锈钢。

2）能量密度大，可焊难熔金属及厚大工件，如Nb、Ta、W等，板厚可

达200~300mm。

3）焊接变形小。

4）不用填充焊丝，如要保证焊缝正面和背面有一定堆高时，可在焊缝

上预加垫片。焊前必须严格除锈和清洗，不允许有残留有机物。对缝隙约为

0.1倍的板厚，不超过0.2mm。

5）工艺参数调节范围广，适应性强。可焊0.1mm薄板，也可焊200~300

厚板，可焊难熔、易氧化金属，复合材料，异种材料及难以焊接的复杂形状

件。设备复杂，造价高，尺寸受真空室限制，装配要求高，注意X射线防护。

3．1．3电子束焊焊接工艺

1.加速电压

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。

2.电子束流

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。

3.焊接速度

焊接速度太快会使焊缝变窄，熔深减小。

4.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。

5.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提下，可以采用尽可能短的工作距离。

3、2激光焊

3、2、1激光焊的基本原理

激光是指激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐射，通过光放大

而产生一种单色性好、方向性强、光亮度高的光束。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106～l0l2W/cm2的能束，可用作

焊接、切割及材料表面处理的热源。激光焊实质上是激光与非透明物质相

互作用的过程，这个过程极其复杂，微观上是一个量子过程，宏观上则表现

为反射、吸收、加热、熔化、汽化等现象。

3、