世界各工業(yè)發(fā)達國家都非常重視焊接技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。國外主要工業(yè)發(fā)達國家的政府很重視焊接技術(shù)的發(fā)展,他們希望用先進的焊接技術(shù)來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量、提高效率、降低成本,以此來與勞力成本相對低廉的國家進行市場競爭,這是一種戰(zhàn)略手段。
激光被認為是21世紀的新能源,激光技術(shù)反映一個國家的工業(yè)水平。激光在焊接中的應(yīng)用正引起各國的重視。
國外激光加工設(shè)備和工藝發(fā)展迅速,現(xiàn)已擁有 100kW 的大功率 CO2 激光器、 kW 級高光束質(zhì)量的 Nd:YAG 固體激光器,有的可配上光導(dǎo)纖維進行多工位、遠距離工作。激光加工設(shè)備功率大、自動化程度高,已普遍采用 CNC 控制、多坐標聯(lián)動,并裝有激光功率監(jiān)控、自動聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。 激光制孔的最小孔徑已達 0.002mm ,已成功地應(yīng)用自動化六坐標激光制孔專用設(shè)備加工航空發(fā)動機渦輪葉片、燃燒室氣膜孔,達到無再鑄層、無微裂紋的效果。 激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復(fù)合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達 15m/min ,切縫窄,一般在 0.1 ~ 1mm 之間,熱影響區(qū)只有切縫寬的 10% ~ 20% ,最大切割厚度可達 45mm ,已廣泛應(yīng)用于飛機三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機旋翼、發(fā)動機燃燒室等。 激光焊接薄板已相當(dāng)普遍,大部分用于汽車工業(yè)、宇航和儀表工業(yè)。激光精微焊接技術(shù)已成為航空電子設(shè)備、高精密機械設(shè)備中微型件封裝結(jié)點的微型連接的重要手段。 激光表面強化、表面重熔、合金化、非晶化處理技術(shù)應(yīng)用越來越廣,激光微細加工在電子、生物、醫(yī)療工程方面的應(yīng)用已成為無可替代的特種加工技術(shù)。 激光快速成型技術(shù)已從研究開發(fā)階段發(fā)展到實際應(yīng)用階段,已顯示出廣闊的應(yīng)用前景
電弧焊至今仍是焊接的主要方法,而電弧焊技術(shù)的進步主要是由電源的發(fā)展帶動的。國外企業(yè)非常重視焊接電源的開發(fā),而且將電源的開發(fā)與電弧物理和焊接工藝技術(shù)相結(jié)合。每當(dāng)出現(xiàn)一種新型焊接電源都同時推出新的控制方法。例如當(dāng)出現(xiàn)晶閘管整流焊接電源就推出波形控制減少飛濺的CO2焊接電源和方波交流焊接電源;當(dāng)逆變電源出現(xiàn)后就推出變極性電源、STT短路過渡焊接電源等;而當(dāng)全數(shù)字化電源出現(xiàn)后又出現(xiàn)焊接電流和電壓與送絲速度同步協(xié)調(diào)控制的雙脈沖鋁合金焊接電源和CMT“冷金屬過渡”焊接電源等等。這說明焊接電源的發(fā)展并不只是電路的設(shè)計,它關(guān)系到電氣技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、電弧物理、工藝技術(shù)等工程技術(shù)人員的聯(lián)合與合作,需要一個多學(xué)科的團隊。國內(nèi)電焊機行業(yè)缺乏龍頭企業(yè),缺乏這樣的團隊,是造成國內(nèi)電焊機發(fā)展速度慢、小企業(yè)只能在低端產(chǎn)品的生產(chǎn)中掙扎生存的主要原因。
攪拌摩擦焊是20世紀90年代初由英國焊接研究所發(fā)明的固態(tài)焊接新技術(shù),這是一項帶有革命性的創(chuàng)新,由于焊接時金屬不熔化、無弧光和熱輻射、耗能小、效率高、工件變形小等諸多的優(yōu)點,而迅速得到推廣應(yīng)用。目前已經(jīng)在飛機、火箭、快艇、郵輪、火車車廂等鋁合金結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域得到應(yīng)用。國內(nèi)一些研究所和高校已經(jīng)購買了英國的專利技術(shù)使用許可證,開始自己的創(chuàng)新活動,并部分應(yīng)用于生產(chǎn)。
以下幾項技術(shù)有助擴展激光焊接的應(yīng)用范圍及提高激光焊接自動控制水平
l、填充焊絲激光焊,激光焊接一般不填充焊絲,但對焊件裝配間隙要求很高,實際生產(chǎn)中有時很難保證,限制了其應(yīng)用范圍。采用填絲激光焊,可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板,如不采用填充焊絲,板材間隙必須為零才能獲得良好的成形,如采用φ1.6mm的焊絲做為填充金屬,即使間隙增至1.0mm,也可保證焊縫良好的成形。此外,填充焊絲還可以調(diào)整化學(xué)成分或進行厚板多層焊。
2、光束旋轉(zhuǎn)激光焊,使激光束旋轉(zhuǎn)進行焊接的方法,也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金 鋼板對接時,容許對縫裝配間隙從0.14mm增大到0.25mm;而對4mm厚的板,則從0.23mm增大到0.30mm。光束中心與焊縫中心的對準允許誤差從0.25mm增加至0.5mm。
3、激光焊接質(zhì)量在線檢測與控制,利用等離子體的光、聲、電荷信號對激光焊接過程進行檢測,近年來已成為國內(nèi)外研究的熱點,少數(shù)研究成果已達到了閉環(huán)控制的程度。
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