科技的進(jìn)步,帶來(lái)一波又一波的產(chǎn)品革新。大街上的汽車(chē),天空中的飛機,水上的航船,家中的家用電器,辦公室里的空調......給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。
每一個(gè)產(chǎn)品在步入我們的生活之前,都必須經(jīng)歷一番加工制造。而加工鏈條中的主角之一,便是金屬連接中的工藝——焊接技術(shù)。
金屬連接的世界,精彩紛呈
焊接,通常是指金屬的焊接。是通過(guò)加熱或加壓,或兩者同時(shí)并用,使兩個(gè)分離的物體產(chǎn)生原子間結合力而連接成一體的成形方法。根據焊接過(guò)程中加熱程度和工藝特點(diǎn)的不同,焊接方法可以分為三大類(lèi)。
(1)熔焊 。將工件焊接處局部加熱到熔化狀態(tài),形成熔池(通常還加入填充金屬),冷卻結晶后形成焊縫,被焊工件結合為不可分離的整體。常見(jiàn)的熔焊方法有氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。
(2)壓焊。在焊接過(guò)程中無(wú)論加熱與否,均需要加壓的焊接方法。常見(jiàn)的壓焊有電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、擴散焊、爆炸焊等。
(3)釬焊 。采用熔點(diǎn)低于被焊金屬的釬料(填充金屬)熔化之后,填充接頭間隙,并與被焊金屬相互擴散實(shí)現連接。釬焊過(guò)程中被焊工件不熔化,且一般沒(méi)有塑性變形。
一、熔化焊
氣焊
熔融焊接法是將可燃性氣體燃燒產(chǎn)生的熱量在氧氣中使用,將母材的焊接接頭熔融后進(jìn)行連接。氣體焊接是以氣焰為熱源的焊接法。最廣泛使用的是以乙炔氣體為燃料的氧乙炔炎。由于焊接溫度低,加熱速度慢,加熱面積大,焊接熱影響區寬,焊接變形大,焊接過(guò)程中受熔融金屬保護差,焊接質(zhì)量難以保證,應用已經(jīng)很少。
應用:由于無(wú)需焊接,且設備簡(jiǎn)單、成本低、遷移方便、通用性強,在無(wú)電源、戶(hù)外作業(yè)的情況下具有實(shí)用價(jià)值。目前主要用于銅及銅合金的焊接和鑄鐵的焊接。
手弧焊
手弧焊是各種電弧焊方法中發(fā)展最早、目前仍然應用最廣的一種焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊條作電極和填充金屬,電弧指的是在焊條的端部和被焊工件表面之間的燃燒。涂料在電弧熱作用下一方面可以產(chǎn)生氣體以保護電弧,另一方面可以產(chǎn)生熔渣覆蓋在熔池表面,防止熔化金屬與周?chē)鷼怏w的相互作用。熔渣的更重要作用是與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應或添加合金元素,改善焊縫金屬能。手弧焊設備簡(jiǎn)單、輕便,操作靈活。
應用:手弧焊可以應用于維修及裝配中的短縫的焊接,特別是可以用于難以達到的部位的焊接。手弧焊配用相應的焊條可適用于大多數工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及其合金。
埋弧焊
埋弧焊是以顆粒狀焊劑為保護介質(zhì),電弧掩藏在焊劑層下的一種熔化極電焊接方法。埋弧焊的施焊過(guò)程由三個(gè)環(huán)節組成:1.在焊件待焊接縫處均勻堆敷足夠的顆粒狀焊劑;2. 導電嘴和焊件分別接通焊接電源兩級以產(chǎn)生焊接電弧;3.自動(dòng)送進(jìn)焊絲并移動(dòng)電弧實(shí)施焊接。
應用:由于埋弧焊熔深大、生產(chǎn)率高、機械操作的程度高,因而適于焊接中厚板結構的長(cháng)焊縫。在造船、鍋爐與壓力容器、橋梁、超重機械、核電站結構、海洋結構、武器等制造部門(mén)有著(zhù)廣泛的應用,是當今焊接生產(chǎn)中最普遍使用的焊接方法之一。埋弧焊除了用于金屬結構中構件的連接外,還可在基體金屬表面堆焊耐磨或耐腐蝕的合金層。隨著(zhù)焊接冶金技術(shù)與焊接材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,埋弧焊能焊的材料已從碳素結構鋼發(fā)展到低合金結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼等以及某些有色金屬,如鎳基合金、鈦合金、銅合金等。
電渣焊
電渣焊是以爐渣的電阻熱為能量的焊接方法。焊接工序由上下焊接位置、兩側端面和水冷銅滑動(dòng)塊兩面形成的組裝間隙進(jìn)行。在焊接過(guò)程中,通過(guò)爐渣的電流產(chǎn)生的電阻熱用于熔融被加工物的端部。根據用于焊接的電極形狀,電渣焊接分為電線(xiàn)電渣焊接、陽(yáng)極電渣焊接和噴嘴電渣焊接。電渣焊可焊的工件厚度大(從30mm到大于1000mm),生產(chǎn)率高。主要用于在斷面對接接頭及丁字接頭的焊接。電渣焊可用于各種鋼結構的焊接,也可用于鑄件的組焊。
應用:主要用于重型機械制造業(yè)中,制造鍛-焊結構件和鑄-焊結構件,如重型機床的機座、高壓鍋爐等,焊件厚度一般為40~450mm,材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等。
電阻束焊
電子束焊是以集中的高速電子束轟擊工件表面時(shí)所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束焊接時(shí),由電子槍產(chǎn)生電子束并加速。常用的電子束焊有:高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊。前兩種方法都是在真空室內進(jìn)行。焊接準備時(shí)間 (主要是抽真空時(shí)間)較長(cháng),工件尺寸受真空室大小限制。電子束焊與電弧焊相比,主要的特點(diǎn)是焊縫熔深大、熔寬小、焊縫金屬純度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚達300mm)構件焊接。所有用其它焊接方法能進(jìn)行熔化焊的金屬及合金都可以用電子束焊接。主要用于要求高質(zhì)量的產(chǎn)品的焊接。還能解決異種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接,但不適于大批量產(chǎn)品。
應用:特別適合焊接一些難熔金屬、活性或高純度金屬以及熱敏感性強的金屬。但設備復雜,成本高,焊件尺寸受真空室限制,裝配精度要求高,且易激發(fā)X射線(xiàn),焊接輔助時(shí)間長(cháng),生產(chǎn)率低,這些弱點(diǎn)都限制了電子束焊的廣泛應用。
激光焊
激光的產(chǎn)生:物質(zhì)受激勵后,產(chǎn)生的波長(cháng)、頻率、方向完全相同的光束。
激光的特點(diǎn):具有單色性好、方向性好、能量密度高的特點(diǎn),激光經(jīng)透射或反射鏡聚焦后,可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達1013W/cm2的能束,可以作為焊接、切割、鉆孔及表面處理的熱源。產(chǎn)生激光的物質(zhì)有固體、半導體、液體、氣體等,其中用于焊接、切割等工業(yè)加工的主要是釔鋁石榴石(YAG)固體激光和CO2氣體激光。
應用:由于激光焊設備昂貴,能量轉化率低(5%~20%),對焊件接口加工、組裝、定位要求均很高,目前主要用于電子工業(yè)和儀表工業(yè)中的微型器件的焊接,以及硅鋼片、鍍鋅鋼板等的焊接。
金屬連接的世界,精彩紛呈。
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