第一篇：焊接論文 (6)

不銹鋼焊接材料存在的問題及改進措施

時間：2007-10

羅植平

(甘肅省水利水電學校)

摘 要：新型不銹鋼焊條采用了低碳鋼芯,通過藥皮過渡合金.通過對焊條藥皮成分的優(yōu)化設(shè)計,分析了不銹鋼焊條藥皮中影響焊縫氣孔生成率的因素及各因素對氣孔率的影響規(guī)律,解決了出現(xiàn)焊縫氣孔的問題,并徹底克服了不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅開裂的缺點.同時由于低碳鋼焊芯的采用增加了焊條長度,減少了更換焊條次數(shù),并可采用較大的焊接線能量,在很大程度上提高了焊接效率.焊縫熔敷金屬具有優(yōu)良的抗晶間腐蝕能力和綜合力學性能.關(guān)鍵詞:不銹鋼焊條;發(fā)紅;氣孔;晶間腐蝕

目前我國生產(chǎn)的不銹鋼焊條普遍存在工藝性比較差的缺點,其關(guān)鍵問題是焊條藥皮易發(fā)紅開裂,造成焊條的巨大浪費.不銹鋼焊條藥皮之所以易發(fā)紅開裂是因為不銹鋼的電阻率比低碳鋼大得多,同時不銹鋼的線膨脹系數(shù)又大,焊接時焊條通過很大的電流,焊芯產(chǎn)生大量的電阻熱而膨脹,當焊芯的膨脹變形量超過藥皮的變形能力時,藥皮就要開裂.要提高不銹鋼焊條抗發(fā)紅性能途徑有:一是改變焊芯本身的熱物理性,如在不銹鋼焊芯表面涂一層低電阻金屬材料,降低焊芯的電阻率,使焊芯的溫升降低,從而防止焊條藥皮的發(fā)紅,這種方法的缺點是使焊條的生產(chǎn)工藝變得復雜,增加了焊條成本;二是改變焊條藥皮配方,以提高 1 焊條電弧電壓和熔化速度,改變焊條熔滴短路過渡為渣壁過渡,但這種方法的效果有時不很明顯.若不銹鋼焊條采用低碳鋼焊芯,通過藥皮中合金粉的過渡實現(xiàn)熔敷金屬的合金化,則由于低碳鋼焊芯的電阻率顯著低于不銹鋼焊芯,這將極大地減少焊芯熱量的產(chǎn)生,消除藥皮發(fā)紅的原因,并從根本上解決不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅開裂問題.同時當采用低碳鋼焊芯時,可使不銹鋼焊條的長度增加到普通焊條的長度,那么焊接的效率將會提高,焊條的利用率也將增加。1 焊條工藝性研究

為徹底解決不銹鋼焊條的藥皮發(fā)紅開裂問題,本文采用Ｈ08Ａ焊芯代替不銹鋼焊芯,在焊條藥皮中加入合金元素鉻鎳錳等,通過藥皮向焊縫中過渡合金.為了提高焊條對交直流電源的適應性,所以采用酸性藥皮,確定藥皮的渣系為ＴｉＯ2 ＣａＯ ＳｉＯ2,根據(jù)一些資料和經(jīng)驗確定藥皮配方,發(fā)現(xiàn)此焊條工藝性上出現(xiàn)的主要問題是焊縫易產(chǎn)生氣孔,氣孔出現(xiàn)在焊縫的表面上,從焊縫表面上看呈喇叭口形,并且氣孔的四周有光滑的內(nèi)壁,所以從氣孔的特征可以判斷出其為氫氣孔.此焊條之所以產(chǎn)生氫氣孔是因為合金完全靠藥皮過渡,藥皮中高達50%為合金成分,使藥皮的還原性很強,氧化性不足,從而導致氫氣孔的產(chǎn)生,這是急待解決的問題,要對藥皮配方優(yōu)化設(shè)計.根據(jù)焊接冶金學理論,從焊材上來說,要抑制氫氣孔產(chǎn)生就要調(diào)整藥皮中氧化物、脫氧劑及氟化物的數(shù)量和種類,所以先固定其它組分不變來調(diào)整藥皮中大理石、長石、氟化鈣、冰晶石及氧化鐵紅的含量以達到去除氫氣孔的目的,利用 2 正交表安排實驗,對焊條藥皮配方進行一次正交回歸分析,通過焊縫氣孔率和藥皮組元含量間的回歸方程,求出了藥皮最優(yōu)配方,解決了氫氣孔的問題。研究中發(fā)現(xiàn)大理石,螢石,氧化鐵紅對氫氣孔的影響十分顯著,而長石含量的變化對氣孔的影響不大。

1．1 氧化鐵紅對氫氣孔的影響

氧化鐵紅對氫氣孔的影響特別顯著,嚴重惡化了焊條的工藝性,氧化鐵紅受熱時釋放出氧氣增加氣相的氧化性,分解產(chǎn)物ＦｅＯ也能增加熔渣的氧化性,本應減小氫氣孔的產(chǎn)生,但實驗結(jié)果恰恰相反,可能是因為當手工電弧焊時,氫通過兩種途徑向金屬中溶解:一是氣體與液態(tài)金屬的界面以原子或質(zhì)子形式溶入金屬;二是通過熔渣層進入金屬.氫通過熔渣向金屬過渡時,氫或水首先溶于熔渣,以ＯＨ-離子形式存在,然后由渣向金屬過渡.主要通過以下兩個反應:Ｈ2Ｏ+(Ｏ2-)←→2(ＯＨ-)(Ｆｅ2+)+2(ＯＨ-)←→[Ｆｅ]+2[Ｏ]+2[Ｈ]Ｆｅ2Ｏ3的加入,使渣中的Ｏ2-及Ｆｅ2+增多,使反應易向右進行,促使氫的溶入,而使氣孔傾向增大(見圖1)。

圖1 藥皮中氧化鐵紅對氫氣孔的影響

1．2 大理石對氫氣孔的影響由于藥皮被加熱后大理石分解ＣａＣＯ3→ＣａＯ+ＣＯ2↑產(chǎn)生的二氧化碳氣體能加強對熔池的保護,防止水蒸氣的侵入,同時ＣＯ2是氧化性氣體,可以減少熔池氫的平衡濃度, 從而減少了氫從第一條途徑侵入熔池,降低了氫氣孔的敏感性(見圖2)。

圖2 藥皮中大理石對氫氣孔的影響

1．3 螢石對焊縫氫氣孔的影響螢石對焊縫氫氣孔有顯著的影響.因為當渣中ＣａＦ2和ＳｉＯ2共存時可以進行下列反應2ＣａＦ2+3ＳｉＯ22ＣａＳｉＯ3+ＳｉＦ4生成的ＳｉＦ4沸點低,以氣態(tài)存在,并與氣相中原子氫和水蒸氣發(fā)生反應ＳｉＦ4+3ＨＳｉＦ氣+3ＨＦＳｉＦ4+2Ｈ2Ｏ氣ＳｉＯ2+4ＨＦ因而能降低焊縫中含氫量,而降低氫氣孔傾向,從以上反應可以看出,ＳｉＯ2對螢石去氫效果有很大的影響(見圖3)。

圖3 螢石對氫氣孔的影響

1．4 長石對焊縫氫氣孔的影響長石的主要成分是ＳｉＯ2(63%～73%),ＡＬ2Ｏ3(17%～24%),Ｋ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ>12%,長石含量的變化對焊縫氫氣孔率影響很小,原因之一是長石的變化范圍小,影響比較小,其二是雖然長石含量的提高有利于提高藥皮的氧化性,益于消除氫氣孔,但它的含量增加也增大了硅向熔池的過渡,而硅是表面活性元素,阻礙氫由熔池溢出,因此效果不是很明顯(見圖4)。

圖4 藥皮中長石對氫氣孔的影響 焊縫合金系統(tǒng)的設(shè)計

此焊條主要用于廣泛應用有的鉻鎳奧氏體鋼的焊接,因此確定熔敷金屬的合金系統(tǒng)為Ｆｅ Ｃｒ Ｎｉ Ｍｎ.本文所設(shè)計的焊縫熔敷金屬化學成分范圍為:Ｃ:0.04%～0.08%,Ｃｒ:18%～23%,Ｎｉ:9%～11%,Ｍｎ:0.5%～1.5%,Ｓｉ:0.5%～1%,Ｐ≤0.040%,Ｓ≤0.030%.焊條藥皮配方經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,焊條的工藝性能已比較令人滿意,但為了滿足焊縫熔敷金屬成分設(shè)計要求,以改善焊縫的組織和性能,必須在原最優(yōu)配方基礎(chǔ)上對焊條藥皮中的合金元素的含量進行調(diào)整.對于不銹鋼焊條來說,主要是調(diào)整Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ的含量以使焊縫能夠與母材化學成分匹配并滿足力學性能及耐蝕性要求,為達到設(shè)計成分要求,要對藥皮中合金元素的含量調(diào)整。3 焊縫金屬性能

焊縫母材為1Ｃｒ18Ｎｉ9的單相奧氏體組織,在奧氏體基體上分布著少量條狀δ鐵素體組織.本焊縫熔敷金屬的鎳當量Ｎｉｅｑ=Ｎｉ+30Ｃ+0 5Ｍｎ=13 1,鉻當量Ｃｒｅｑ=Ｃｒ+1 5Ｓｉ=22,Ｃｒｅｑ/Ｎｉｅｑ=1 68,所以焊縫金屬以初生相δ鐵素體凝固,焊接熔池金屬凝固時,主要以熔池底部未熔化的被焊母材基體金屬的晶粒表面為非自發(fā)形核的現(xiàn)成表面,該表面使熔池液態(tài)金屬以柱狀晶的形態(tài)向焊縫 中心成長,奧氏體在凝固期間的鐵素體柱狀晶之間的富奧氏體化形成元素的液相中形核,向熔池液態(tài)金屬和鐵素體中長大.一次鐵素體δ相的形成對焊縫性能有有益的作用,其一是有利于提高焊縫的抗晶間腐蝕能力;其二是δ相可防止奧氏體焊縫凝固裂紋.但是一次鐵素體δ含量不可過多,否則高溫下發(fā)生δ→σ轉(zhuǎn)變而脆化,焊縫中鐵素體的最佳含量為5%.這樣，焊縫熔敷金屬的力學性能、耐蝕性能均良好。結(jié) 論

不銹鋼焊條通過采用低碳鋼焊芯,通過合金系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,克服了氣孔問題,找到了藥皮組分對氫氣孔的影響規(guī)律,解決了普通不銹鋼焊條藥皮易發(fā)紅開裂的缺點,工藝性能優(yōu)良.本焊縫熔敷金屬一次鐵素體δ鐵素體+奧氏體雙相組織,具有優(yōu)秀的耐晶間腐蝕能力,同時具備良好的綜合力學性能,具有良好的推廣價值。

第二篇：焊接論文

焊接缺陷論文焊接工程師論文

壓設(shè)備焊接中的常見缺陷及焊接接頭返修的質(zhì)量控制

摘要：本文介紹了承壓設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量控制的特點； 詳細分析承壓設(shè)備 焊接中常見缺陷形成的原因；提出了對焊接接頭返修的質(zhì)量控制方 法。

關(guān)鍵詞：承壓設(shè)備；質(zhì)量控制；焊接缺陷；返修

承壓設(shè)備是生產(chǎn)和生活中廣泛使用的承壓設(shè)備；具有爆炸危險；

一旦發(fā)生爆炸事故； 將造成嚴重的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。因此； 國家歷來十分重視承壓設(shè)備的安全監(jiān)察工作； 出臺并發(fā)布了一系列的 條例、法規(guī)、標準等； 用以規(guī)范承壓設(shè)備的產(chǎn)品制造和運行管理工作。

1、承壓設(shè)備的焊接質(zhì)量受到諸多因素的影響 1)母材材質(zhì)的不均勻性； 2)焊接材料的性能存在著波動性；

3)焊接工藝評定的不完善性。主要體現(xiàn)在；(1)實驗室條件與現(xiàn)場施工條件的不一致；(2)試板狀態(tài)與實際結(jié)構(gòu)狀態(tài)的不一致；(3)少量試板焊接與大量施工焊接的不一致； 4)組裝定位存在的偏差；

5)焊接過程的不穩(wěn)定性。主要受到焊工的操作水平和責任心的影 響；

6)焊接接頭區(qū)域存在著應力集中和淬硬的可能性； 7)產(chǎn)品質(zhì)量管理與產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的不完善性。

2、承壓設(shè)備焊接中的常見缺陷

承壓設(shè)備的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自動焊、氬弧焊和電渣 焊。從以上分析可知； 焊接質(zhì)量主要與原材料質(zhì)量及焊接工藝規(guī)范有 關(guān)。另外；焊接工件的焊前清理情況、作業(yè)環(huán)境、焊工的操作技能及 責任心等都會影響焊接質(zhì)量。常見的焊接缺陷有； 焊縫尺寸不符合要 求、弧坑下陷、咬邊、焊瘤、嚴重飛濺、氣孔、裂紋等。因此；質(zhì)檢 人員和焊接工程師應根據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量的外觀檢查、無損探傷檢查及原 焊接工藝施焊記錄等作詳細分析； 找出原因；以便在焊縫返修及以后 的焊接工作中避免類似缺陷產(chǎn)生。2.1 焊縫尺寸不符合要求

指焊縫長寬不夠；焊波寬窄不齊；高低不平；焊腳兩邊不均。產(chǎn) 生原因；

1)焊件坡口角度不當或裝配間隙不勻； 2)焊接電流過大或過??；

3)焊接速度不當或焊條仰角不合適； 4)電弧長度控制不準；電弧長則焊縫寬；

5)對埋弧自動焊來說；主要是焊接規(guī)范選擇不當。2.2 弧坑下陷

指焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷現(xiàn)象。產(chǎn)生原因； 1)熄弧時焊條未在熔池處作短時間停留； 2)薄板焊接時使用的電流過大； 3)埋弧自動焊時；沒分兩步停止焊接；即未先停絲后斷電源。2.3 咬邊

焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽(即焊縫邊緣母材被電弧熔化 后；沒有得到熔化的焊絲金屬的補充)。產(chǎn)生原因； 1)主要是焊接電流太大和運條角度不當造成的； 2)角焊時；焊條角度不當或電弧長度不當。2.4 焊瘤

指焊縫邊緣上未和基本金屬熔合的堆積金屬。常產(chǎn)生在焊縫的始 端和末尾； 在立焊和仰焊焊縫中也經(jīng)常出現(xiàn)；并常伴生著夾渣和未焊 透。產(chǎn)生原因；

1)主要原因事故操作不熟練、運條不當； 2)立焊時電流過大或電弧過長。2.5 嚴重飛濺

在電弧作用下；熔池金屬飛離到熔池(或焊縫)外側(cè)的金屬顆粒。在手弧焊時有少量飛濺是正常的； 但嚴重飛濺不僅影響操作；浪費焊 條；而且影響工件美觀。產(chǎn)生原因；

1)焊條保存不當；烘干的溫度、時間不當；導致焊條因受潮而產(chǎn) 生藥皮開裂、鋼芯銹蝕等； 2)堿性焊條錯誤地采用直流正接法。2.6 氣孔

是氣體在焊縫金屬中形成的空穴。形成氣孔的氣體主要是氫氣和 一氧化碳；稱為氫氣孔和一氧化碳氣孔。產(chǎn)生原因；主要是焊接工藝 方面不完善。

1)工件、焊絲的油、水、銹、油漆、氧化皮等未清除干凈； 2)焊條、焊劑的烘干溫度與時間不正確；

3)焊接速度過快；焊接電流過大；電弧電壓過高； 4)電弧過長；使熔池失去保護作用；空氣侵入熔池； 5)焊條藥皮偏芯或磁偏吹；造成電弧不穩(wěn)；保護不夠； 6)環(huán)境溫度或母材溫度過低；焊縫冷卻過快。2.7 裂紋

裂紋是指在焊接過程中；或焊接以后； 在焊接接頭區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的 金屬局部破裂現(xiàn)象。裂紋按其產(chǎn)生的溫度不同分為熱裂紋和冷裂紋(又稱延遲裂紋)口產(chǎn)生原因；

1)焊條、焊劑烘干溫度、時間不正確；

2)焊前預熱、焊后緩冷等措施不當；形成淬硬組織； 3)焊接規(guī)范不合理；

(1)焊接接頭設(shè)計不當；拘束度過大；(2)焊條選用不當；(3)焊接順序不當。4)焊后熱處理不及時。

3、對焊接接頭返修的質(zhì)量控制

3.1建立完善的焊接接頭返修質(zhì)量管理體系

建立完善體系的焊接接頭返修質(zhì)量管理體系是控制焊縫返修質(zhì) 量的前提和保證。首先：應建立焊接接頭返修是其中重要的控制環(huán)節(jié)之一。該體系 對焊接接頭返修的工作程序、返修方案的制訂等都應有明確的規(guī)定和 要求。

其次：應根據(jù)有關(guān)的規(guī)程、標準及制造單位的具體情況；制訂出 焊接接頭返修的具體工藝實施細則、管理制度等與之配套執(zhí)行。如果對同一部位(指焊補的填充金屬重疊的部位)的返修次數(shù)過 多； 將導致焊接接頭及其周圍的母材金屬出現(xiàn)淬硬性及過大的焊接殘 余應力；這對于承壓設(shè)備產(chǎn)品來說是極其危險的。所以；對同一部位 的返修次數(shù)不宜超過 2次。

為提高焊接接頭的返修質(zhì)量； 并盡量減少返修次數(shù)； 對焊接接頭 的第一、第二次返修應經(jīng)焊接責任工程師審核批準后才能實施。對經(jīng) 過二次返修仍不合格；需要進行第三次返修時； 必須經(jīng)過制造單位技 術(shù)總負責人批準； 并采取相應的更為嚴格的工藝措施；來保證焊接接 頭的返修質(zhì)量。3.2 分析缺陷產(chǎn)生的原園

焊接接頭中產(chǎn)生的缺陷類型很多；形成的原因也是多方面的； 應 具體問題具體分析； 詳細分析缺陷產(chǎn)生的原因； 以便正確編制返修工 藝；并采取針對性措施；避免返修后再次產(chǎn)生類似缺陷或新的缺陷。3.3制訂焊接接頭的返修方案

制訂返修方案是進行焊接接頭返修工作的一個重要步驟；應詳 細、具體、準確并切實可行。返修方案的內(nèi)容主要包括；缺陷產(chǎn)生的 原因及避免再次產(chǎn)生缺陷的技術(shù)措施；缺陷的清除及坡口制備； 焊接 方法及焊材的選用；具體的返修工藝措施；返修后的檢驗項目等。1)缺陷產(chǎn)生的原因及避免再次產(chǎn)生缺陷的技術(shù)措施(具體內(nèi)容前 面已有分析論述)。2)缺陷的清除及坡口制備

清除缺陷制備坡口的常用方法是用碳弧氣刨；或用手工砂輪進 行。坡口的形狀、尺寸大小主要取決于缺陷尺寸、性質(zhì)及分布特點。一般來說； 所挖坡口的角度越小越好； 只要將缺陷清除便于操作即可。一般缺陷靠近哪側(cè)就在哪側(cè)清除；如缺陷較深；清除到板厚的 60； 時還未清除干凈； 則應先在清除處補焊； 然后再在另一側(cè)打磨清除至 補焊金屬后再補焊。如缺陷有多處； 且相互位置較近、深淺相差不大； 為了不使兩坡口中間金屬多次受到返修時焊接熱應力與應變過程的 影響；則宜將這些缺陷連接起來打磨成一個深淺均勻一致的大坡口； 反之；若缺陷之間距離較遠、3)焊接方法及焊材的選用

焊接接頭的返修一般采用手弧焊進行； 這是因為手弧焊具有操作

方便； 位置適應性強等特點。但若坡口寬窄深淺基本一致； 尺寸較長； 并處于平焊位置時； 也可以采用埋弧自動焊進行返修。當采用手弧焊 來返修時； 對原手弧焊的焊接接頭； 一般還選用原焊縫焊接所用焊條； 對自動焊一般采用與母材金屬相適應的焊條。但是；若返修部位剛性 大、坡口深、焊接條件惡劣時；盡管原焊縫采用的是酸性焊條；則此 時仍然應選用同一級別的堿性焊條；當采用埋弧自動焊返修時； 一般 選用與原焊接工藝相同的焊絲與焊劑。4)返修工藝措施

焊接接頭返修時應控制焊接能量的輸入； 并采用合理的焊接順序 等工藝措施來保證返修質(zhì)量。

(1)采用小規(guī)格直徑、小電流等小的焊接規(guī)范焊接；以降低返修 部位塑性儲備的消耗；

(2)采用窄焊道、短段、多層焊道、分段跳焊法等；減少焊接應 力與變形。但是；每層接頭處要盡量錯開；

(3)每焊完一段；須將焊渣清除干凈；填滿弧坑；并把電弧后引

再熄滅； 起附加熱處理作用。然后立即用帶圓角的箭頭小錘錘擊焊縫；

第三篇：焊接論文

【關(guān)鍵詞】 奧氏體不銹鋼；焊接性；防止措施

大部分的機械設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)都要受到大氣和雨水的腐蝕，特別是在工業(yè)區(qū)還會受到各種工業(yè)廢氣的浸蝕；船舶、海洋結(jié)構(gòu)和碼頭設(shè)施會受到海水和海洋氣體的腐蝕。據(jù)統(tǒng)計，全世界所有的金屬制品中，每年由于腐蝕而報廢的重量，約為金屬年產(chǎn)量的1/3。奧氏體不銹鋼有更優(yōu)良的耐腐蝕性；強度較低，而塑性、韌性極好；焊接性能良。目前奧氏體不銹鋼在石油、化工、海洋開發(fā)、國防工業(yè)和一些尖端科學技術(shù)及日常生活中都有廣泛應用，是應用最廣的不銹鋼。研究奧氏體不銹鋼的焊接性，對發(fā)展耐蝕鋼的焊接結(jié)構(gòu)具有非常重大的經(jīng)濟意義。

奧氏體不銹鋼具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)，通常具有良好的塑性和韌性，因此這類鋼具有良好的彎折、卷曲和沖壓成形性；冷加工時不會產(chǎn)生任何的淬火硬化，焊接過程中極少出現(xiàn)冷裂紋。奧氏體不銹鋼焊接時存在的主要問題接頭產(chǎn)生碳化鉻沉淀析出，耐蝕性下降；焊縫及熱影響區(qū)熱裂紋敏感性大；接頭中鐵素體含量高時，可能出現(xiàn)475℃脆化或者σ相脆化。

1、焊接接頭的抗腐蝕性

（1）晶間腐蝕

焊接時，奧氏體不銹鋼母材類型和所用的焊接材料與工藝不同，可能產(chǎn)生焊縫的晶間腐蝕、熔合區(qū)和過熱區(qū)的“刀蝕”和熱影響區(qū)中的敏化溫度區(qū)的晶間腐蝕。

①焊縫的晶間腐蝕

多層多道焊接時，前面已焊焊縫處于敏化溫度區(qū)時，會產(chǎn)生晶間貧鉻；使用時接觸腐蝕介質(zhì)，就會發(fā)生晶間腐蝕。防止焊縫焊縫晶間腐蝕，可選用含鈦或鈮穩(wěn)定劑的奧氏體不銹鋼焊接材料，也可選用超低碳焊接材料。還可以選用焊縫有少量鐵素體組織的焊接材料和熔合比。

②熱影響區(qū)的敏化溫度區(qū)的晶間腐蝕

由于焊接熱循環(huán)的加熱速度和冷卻速度都非常快，因此焊接熱影響區(qū)的敏化溫度區(qū)略高于熱處理敏化溫度區(qū)，在600～1000℃范圍。防止熱影響區(qū)晶間腐蝕的措施：選用含鈦或鈮的奧氏體不銹鋼母材，或選用超低碳的奧氏體不銹鋼母材；在焊接工藝上選用小線能量焊接、快速冷卻的焊接工藝等，以減少在敏化溫度區(qū)范圍的停留時間，減少晶界Cr23C6的產(chǎn)生。③熔合線和過熱區(qū)的“刀蝕”

含鈦或鈮的奧氏體不銹鋼焊接熱影響區(qū)緊鄰熔合線的過熱區(qū)。溫度超過1200℃，TiC或NbC全部溶解于奧氏體中，冷卻時部分固溶的碳原子擴散并偏聚在奧氏體晶界上。在隨后的多層焊處于600～1000℃的敏化區(qū)，晶界上碳原子濃度增大，與鉻結(jié)合成Cr23C6，造成晶間貧鉻。使用時，在一定的腐蝕介質(zhì)作用下，將從表面開始產(chǎn)生晶間腐蝕，直至形成刀狀腐蝕的的破壞，簡稱“刀蝕”。防止“刀蝕”的措施：選用超低碳奧氏體不銹鋼母材（超低碳奧氏體不銹鋼焊接接頭不會產(chǎn)生刀蝕），在焊接順序上安排接觸腐蝕介質(zhì)表面上的焊縫最后焊接。

（2）應力腐蝕

根據(jù)不銹鋼設(shè)備與制件的應力腐蝕斷裂事例和試驗研究，可以認為：在一定靜拉伸應力和在一定溫度條件下的特定電化學介質(zhì)共同作用下，現(xiàn)有的不銹鋼均有產(chǎn)生應力腐蝕的可能。應力腐蝕最大特點之一是腐蝕介質(zhì)與材料的組合上有選擇性。容易引起奧氏體不銹鋼應力腐蝕主要是鹽酸和氯化物含有氯離子的介質(zhì)，還有硫酸、硝酸、氫氧化物等介質(zhì)。應力主要是焊接殘余應力。因此，防止應力腐蝕主要是消除焊接殘余應力的焊后熱處理；以及焊接工藝采取措施減小殘余應力。例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計時要盡量采用對接接頭，避免十字交叉焊縫，Y形坡口改為X形坡口；適當減小坡口角度；采用短焊道焊；采用小線能量；適當?shù)暮负箦N擊、表面拋光、表面噴丸等。

2、熱裂紋

奧氏體不銹鋼焊接時比較容易產(chǎn)生熱裂紋。奧氏體不銹鋼焊接時產(chǎn)生熱裂紋的原因：一是單相奧氏體焊縫易形成方向性強的柱狀晶組織，硫、磷、鎳、碳等元素形成的低熔點共晶雜志偏析比較嚴重；二是不銹鋼導熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，導致焊接應力比較大（一般是焊縫和熱影響區(qū)受拉應力）。

防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的主要措施：

（1）冶金措施

①嚴格限制焊縫中有害雜質(zhì)元素的含量。鋼中鎳含量越高，越應該嚴格控制硫、磷等雜質(zhì)元素的質(zhì)量分數(shù)，以減少低熔點共晶雜質(zhì)。

②調(diào)整焊縫化學成分。選用雙相組織的焊條，使焊縫形成奧氏體的少量鐵素體的雙相組織，以細化晶粒，打亂柱狀晶方向，減小偏析嚴重程度。鐵素體的質(zhì)量分數(shù)控制在3%～8%（5%左右）。過多的鐵素體會使焊縫變脆。對于鎳的質(zhì)量分數(shù)大于15%的奧氏體不銹鋼不能采用奧氏體和鐵素體雙相組織來防止熱裂紋。因為鐵素體在高溫（>650℃）下長期使用，會析出σ相，使焊縫脆化。可采用奧氏體和碳化物的雙相組織焊縫，亦有較高的抗熱裂能力。③選用堿性焊條和焊劑，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善偏析程度。

（2）工藝措施

①控制焊接電流和電弧電壓大小，適當提高焊縫形狀系數(shù)；采用多層多道焊，避免中心線偏析，可防止中心線裂紋。

②采用小線能量，小電流快速不擺動焊，可減小焊接應力。

③填滿弧坑，可防止弧坑裂紋。

3、焊接接頭的脆化

奧氏體不銹鋼的焊縫在高溫加熱一段時間后，常會出現(xiàn)沖擊韌度下降的現(xiàn)象，稱為脆化。

（1）475℃脆化

含有較多鐵素體相（超過15%～20%）的雙相焊縫組織，經(jīng)過350～500℃加熱后，塑性和韌性會顯著下降，由于475℃時脆化速度最快，故稱475℃脆化。鐵素體相越多，這種脆化越嚴重。因此，在保證焊縫金屬抗裂性能和抗腐蝕性能的前提下，應將鐵素體相控制在較低的水平，約5%左右。已產(chǎn)生475℃脆化的焊縫，可經(jīng)900℃淬火消除。

（2）σ相脆化

奧氏體不銹鋼焊接接頭在375～875℃溫度范圍內(nèi)長期使用，會產(chǎn)生一種FeCr金屬間化合物，稱為σ相。σ相硬而脆，由于σ相析出的結(jié)果，使焊縫沖擊韌度急劇下降，這種現(xiàn)象稱為σ相脆化。σ相一般僅在雙相組織焊縫內(nèi)出現(xiàn)；當使用溫度超過800～850℃時，在單相奧氏體焊縫中也會析出σ相。通常認為，σ相主要是由鐵素體演變而來，當鐵素體含量超過5%時，σ相就很快形成。因此，高溫下使用的奧氏體不銹鋼，為了防止出現(xiàn)σ相，必須限制鐵素體含量，控制在5%以內(nèi)，并嚴格控制鉻、鉬、鈦、鈮等元素的含量。為了消除已經(jīng)生成的σ相，恢復焊接接頭的韌性，可把焊接接頭加熱到1000～1050℃，然后快速冷卻。

（3）熔合線斷裂

奧氏體不銹鋼在高溫下長期使用，在沿熔合線外幾個晶粒的地方，會發(fā)生脆斷現(xiàn)象，稱為熔合線脆斷。在鋼中加入鉬能提高鋼材抗高溫脆斷的能力。

總之，奧氏體不銹鋼塑性和韌性很好，具有良好的焊接性，焊接時一般不需要采取特殊的焊接工藝措施。如果焊接材料選用不當或者焊接工藝不合理時，會產(chǎn)生降低焊接接頭抗晶間腐蝕能力和熱裂紋等問題。防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕、熱裂紋、接頭脆化等主要措施，可以從冶金方面或者工藝方面綜合考慮。

參考文獻

[1] 李榮雪主編.金屬材料焊接工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.1.[2] 劉性紅，武雪梅.18-8不銹鋼換熱器裂紋失效研究與分析[J].山東冶金，2009，31（3）：46-48.[3] 宋昌鵬，鄧香中等.鎳基合金與奧氏體不銹鋼間的焊接[J].裝備制造技術(shù)，2011，（10）：145-147.[4] 趙大年.奧氏體不銹鋼焊后消除應力的工藝探討[J].煉油與化工，2010，（3）：53-54.作者簡介：張紅霞（1978-），女，河南偃師人，助教。

第四篇：中專焊接論文

不知不覺，在這里已經(jīng)生活了兩個春秋，我也從一個懵懂的孩子變成了成熟懂事的大人了！我成長了，從輕狂走向了沉穩(wěn)！現(xiàn)在，我就要帶著我在這里學到的技能來報答給社會。

還記得兩年前的今天，帶著叛逆，帶著好奇，帶著對未來的期望，踏進了學校。在這里，我經(jīng)歷了沮喪，懊悔，接受，承受，壓力，努力，失敗，成功……一步步走過來，我也變得越來越堅強，越來越強大，再大的困難面前我也不會畏懼，不論有什么活動都會積極的響應，漸漸的充實自己。在中專的生活里不但學會了文化知識，也學到了專業(yè)技能，更重要的是，我學到了很多書本上沒辦法學到的人際交往與處理事物的能力！這使我有了更強的自主能力！

作為學生學習是首要任務，在中專里，學習的內(nèi)容有兩個部分，一個是文化課，一個是專業(yè)技能學習。

首先說說文化課方面，當然，這里也有必不可少的數(shù)學、語文、英語，當然也是必修課程，在這里老師不但教會我們書本上的課程還鍛煉我們自身的自主能力，并不會像初中一樣告訴我們哪里該化上哪里該值得注意，所以在課上我們要做好筆記，認真的聽老師說的每一句話，這樣是為了培養(yǎng)我們的自主能力，所以這才感受到什么是壓力就是動力，什么是態(tài)度決定一切，如果沒有一個好的學習態(tài)度，就真的不會有好的成績，因為誰都不會時時刻刻的握著你的手告訴你這段話要加上重點符號。老師們會告訴我們要自主學習，要自己找尋學習的方法。兩年后的今天，當我們帶著一身的勇氣與信心站在老師面前的時候，我們才懂得了老師們的良苦用心。原來這里不止是教書，還有育人，教書容易，育人難！能夠改掉我們不羈的性格，認識到一些現(xiàn)實問題，學習到人際交往，真的很不容易！

關(guān)于專業(yè)技能的學習，我學習的專業(yè)是焊接，先說說課程：

一、《機械制圖》主要講述正投影的基本原理、方法及應用；學習正確、熟練的使用繪圖儀器，掌握較強的繪圖方法和技能。培養(yǎng)繪制零件圖、裝配圖以及閱讀機械圖樣的能力；培養(yǎng)學生認真負責的工作態(tài)度和嚴峻細致的工作作風。

二、《公差與配合測量》 主要講授有關(guān)公差配合與測量的基礎(chǔ)知識、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、測量等方面的內(nèi)容，培養(yǎng)學生極限配合方面的基本計算及代號的標注和識讀，同時培養(yǎng)學生的實際測量技能。

三、《機械基礎(chǔ)》機械制造類專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)知識基礎(chǔ)課程。內(nèi)容包括靜力學、材料力學、機械零件、機械構(gòu)件、機械傳動、液壓傳動等知識。通過本課程的學習使學生具備對簡單的力學問題的分析能力，了解常見的機械零件、構(gòu)件及傳動方式，了解液壓傳動的基本知識，為專業(yè)技能課程學習做好準備。

四、《金屬工藝學》焊接專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程既強調(diào)基本理論和概念，更注重生產(chǎn)操作技能的培養(yǎng)，主要傳授內(nèi)容有工程材料的相關(guān)理論，材料性能的改善方法，金屬切削的基本理論，機械毛坯和零件的加工方法（鑄鍛焊、熱處理、切削加工）、制造工藝、先進制造方法等知識。

五、《Auto CAD》本課程是機械類各專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，它立足于實際應用需要，主要目的是培養(yǎng)學生應用計算機繪制工程圖樣的能力，課程以學習繪圖軟件的操作和設(shè)置、繪圖文件處理、基本二維繪圖命令、對圖層和線型的設(shè)置和管理、圖案填充操作、尺寸標注和修改等方面的知識為主要內(nèi)容，讓學生初步掌握用計算機繪圖軟件繪制完整工程圖的方法。

六、《焊工》本課程是為學生系統(tǒng)學習焊接專業(yè)知識和參加技能鑒定考試所設(shè)置的一門專業(yè)課。學生能從初級、中級、高級三個等級由淺入深的全面學習焊接知識，掌握焊接安全、勞動衛(wèi)生、安全操作規(guī)程、焊材相關(guān)知識、焊接裝配識圖基本知識、焊接方法、金屬材料焊接性及工藝、焊接檢驗及鉗工和機械設(shè)備維修與安裝等相關(guān)工種的基本理論知識。

七、《金屬熔化焊基礎(chǔ)》金屬熔化焊基礎(chǔ)是焊接專業(yè)的重要專業(yè)課。主要講解焊接熱源的種類及特征、焊接溫度場的形狀及特征、焊條熔敷系數(shù)等；焊接化學冶金反應的特點、反應相、氮、氫、氧在金屬中的溶解規(guī)律、它們對金屬的危害及防止措施；焊條的組成、分類、工藝性的各個方面和典型焊條的冶金性能等；焊接熱影響區(qū)的組織和性能。

八、《焊工技能理實一體化教學》理實一體化教學實行理論教學與技能訓練同步進

行。理論指導實踐，通過實踐驗證理論知識，學生手腦并用，注重知識應用能力的培養(yǎng)。教學中可以先講授理論，用理論指導實踐操作；也可以從實訓實踐操作開始，先接受感性認識，再從理論上加以分析、歸納和總結(jié)；

在這一專業(yè)的實習上，主要內(nèi)容是，安全生產(chǎn)、手工電弧焊基本知識及操作、二氧化碳氣體保護焊知識及 操作、氬弧焊知識及操作、氣焊氣割知識及操作、交直流焊機的使用及基本操作、各種材料性質(zhì)及焊接方法的把握、焊接檢驗方法等內(nèi)容。通過這種教學方式，最終能夠充分調(diào)動我們的積極性，使我們獲得從業(yè)技能，從而具備企業(yè)生產(chǎn)需求的焊接專業(yè)高技能。我們最喜歡的就是上實習課，因為我們可以自己動手，把書本上的東西拿到實際應用上面來，可是我們發(fā)現(xiàn)書本上教的再好，到了實踐上我們還是什么都不懂，只有自己摸索，一步一步的接近成功，待成功了就會非常的開心非常的有成就感。成功，就是這樣的艱難，成功，也可以很簡單，在努力的背后成功永遠都只和自己一個轉(zhuǎn)身的距離。

第五篇：特種焊接論文

激光焊和電子束焊接

學 院：材 料 科 學 與 工 程 學 院

專 業(yè)：金 屬 材 料 科 學 與 工 程

姓 名：黎 琦

學 號：20100800411

激光焊和電子束焊接

摘要： 本文通過對特種焊接方法中的激光焊和電子束焊接兩種方法的原理、特點、設(shè)備、工藝及應用等方面的簡介，讓大家對特種焊接技術(shù)得到一個完整的認識。在焊接這個領(lǐng)域中，特種焊接技術(shù)是在近年來得到高速的發(fā)展。它不僅給焊接技術(shù)的發(fā)展帶來巨大的推動力，也對許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當深遠的影響

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù) 發(fā)展

日新月異

1.引言 焊接作為先進制造技術(shù)的重要組成部分在國民經(jīng)濟的發(fā)展和國家建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。焊接技術(shù)的優(yōu)秀成果在航空、核能、船舶、電力、電子、海洋鉆探、高程建筑等領(lǐng)域得到廣泛的應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的進步，焊接已經(jīng)逐漸脫離了單純工藝和技術(shù)的層面而走向科學的范疇，并且在與其他科學知識的不斷碰撞和交融中，展現(xiàn)出來旺盛的生命力。新材料的不斷產(chǎn)生、新能源的不斷開發(fā)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，對焊接技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。由此傳統(tǒng)的焊接技術(shù)以滿足不了工程的應用，隨著材料和技術(shù)的發(fā)展，焊接技術(shù)也得到了發(fā)展，越來越多的焊接方法得到應用——特種焊接。

2.激光焊

2.1激光焊的基本原理（1）激光焊接的基本過程

使用經(jīng)光學系統(tǒng)聚焦后具有高功率密度的激光束照射到焊接材料表面，利用材料對光能的吸收來對其進行加熱、熔化，再經(jīng)過冷卻結(jié)晶而形成焊接接頭的一種熔化焊過程。（2）激光焊機理

按激光器輸出能量的方式不同，激光焊分為脈沖激光焊和連續(xù)激光焊，按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分為傳熱焊和深熔焊。1）激光傳熱焊

采用的激光器光斑上的功率密度小于105W時，激光將金屬表面加熱到熔點與沸點之間，焊接時，金屬材料表面將所吸收的激光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，是金屬表面溫度升高而熔化，然后通過熱傳導方式把熱能傳向金屬內(nèi)部，使熔化區(qū)逐漸擴大，凝固后形成焊點或焊縫，其熔深輪廓近似為半球形。

特點是：激光光斑上的功率密度小，很大一部分光被金屬表面所反射，光的吸收率較低，焊接熔深淺，焊接速度慢。主要用于薄、小零件的焊接加工。2）激光深熔焊

當激光光斑上的功率密度足夠大時（大于等于106W/cm2）,金屬在激光的照射下被迅速加熱，其表面溫度在極短的時間內(nèi)升高到沸點，是金屬熔化和汽化。當金屬汽化時，所產(chǎn)生的金屬蒸汽以一定的速度離開熔池，金屬蒸汽的溢出對熔化的液態(tài)金屬產(chǎn)生一個附加壓力，使熔池金屬表面向下凹陷，在激光光斑下產(chǎn)生一個凹坑。當光束在小孔底部繼續(xù)加熱汽化時，所產(chǎn)生的金屬蒸汽一方面壓迫坑底的液態(tài)金屬是小坑進一步加深，另一方面，向坑外飛出的蒸汽將熔化的的金屬擠向熔池四周。這個過程連續(xù)進行下去，便在液態(tài)金屬中形成一個細長的空洞。當光束能力所產(chǎn)生的金屬蒸汽的反沖壓力與液態(tài)金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再繼續(xù)加深，形成一個深度穩(wěn)定的孔而進行焊接，因此稱之為激光深熔焊。（3）激光焊過程中的幾種效應

小孔效應、等離子體屏蔽效應、等離子體的負面效應、壁聚焦效應、凈化效應

2.2激光焊接的設(shè)備組成

激光器、光學系統(tǒng)、激光加工機、輻射參數(shù)傳感器、工藝介質(zhì)輸送系統(tǒng)、工藝參數(shù)傳感器、控制系統(tǒng)、準直用He-Ne激光器

其中激光焊接設(shè)備主要由激光器、導光系統(tǒng)、焊接機和控制系統(tǒng)組成。2.3激光焊接的工藝特點

按焊接熔池形成的機理區(qū)分，激光焊接有兩種基本模式：熱導焊和深熔焊，前者所用激光功率密度較低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，僅達到表面熔化，然后依靠熱傳導向工件內(nèi)部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。后者激光動車密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內(nèi)的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動時，小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方，凝固后形成焊縫（圖1）。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在機械制造領(lǐng)域，除了那些微薄零件之外，一般應選用深館焊。

深熔焊過程產(chǎn)生的金屬蒸氣和保護氣體，在激光作用下發(fā)生電離，從而在小孔內(nèi)部和上方形成等離子體。等離子體對激光有吸收、折射和散射作用，因此一般來說熔池上方的等離子體會削弱到達工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通?？奢o加側(cè)吹氣驅(qū)除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應，使焊接過程中伴隨著具有特征的聲、光和電荷產(chǎn)生，研究它們與焊接規(guī)范及焊縫質(zhì)量之間的關(guān)系，和利用這些特征信號對激光焊接過程及質(zhì)量進行監(jiān)控，具有十分重要的理論意義和實用價值。

由于經(jīng)聚焦后的激光束光斑?。?.1～0.3mm），功率密度高，比電弧焊（5×102～104W/cm2）高幾個數(shù)量級，因而激光焊接具有傳統(tǒng)焊接方法無法比擬的顯著優(yōu)點：加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)窄，接頭性能優(yōu)良；殘余應力和焊接變形小，可以實現(xiàn)高精度焊接；可對高熔點、高熱導率，熱敏感材料及非金屬進行焊接；焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實現(xiàn)自動化。

激光焊與電子束焊有許多相似之處，但它不需要真空室，不產(chǎn)生X射線，更適合生產(chǎn)中推廣應用。激光焊接實際上已取得了電子束焊接20年前的地位，成為高能束焊接技術(shù)發(fā)展的主流。

2.4激光焊接在工業(yè)中的應用情況（1）激光焊接在國外汽車工業(yè)中的應用 1）白車身激光焊接

汽車工業(yè)中的在線激光焊接大量用在白車身沖壓零件的裝配和連接上。主要應用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車架激光焊接。

另一項比較重要的車身激光焊接應用,是車身結(jié)構(gòu)件（包括車門、車身側(cè)圍框架及立柱等）的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高車身強度,并可解決一些部位難以實施常規(guī)電阻點焊的難題。2）不等厚激光拼焊板

車身制造采用不等厚激光拼焊板可減輕車身重量、減少零件數(shù)量、提高安全可靠性及降低成本。3）齒輪及傳動部件焊接

20世紀80年代末,克萊斯勒公司的Kokomo分公司購進九臺6kWCO2激光器,用于齒輪激光焊接,生產(chǎn)能力提高40%。90年代初,美國三大汽車公司投入40多臺激光器用于傳動部件焊接。奔馳公司經(jīng)研究利用激光焊接代替電子束焊接,因為前者焊縫熱影響區(qū)小。美國福特汽車公司用4。7kWCO2激光器焊接車輪鋼圈,鋼圈厚1mm,焊接速度為2。5m/min。該公司還采用帶有視覺系統(tǒng)的激光焊接機,將六根軸與鍛壓出來的齒輪焊在一起,成為轎車自動變速器的齒輪架部件,生產(chǎn)率為200件/h。

（2）光纖激光焊在造船及海洋工程方面的應用

目前,許多輪船都是先制造出許多獨立的局部組件結(jié)構(gòu)單元,再在水中的船臺上一個個進行組裝。采用激光焊技術(shù)制造海洋建筑物局部組件非常合適,因為它結(jié)合了焊接切割自動化技術(shù)與激光技術(shù)。與弧焊方法相比,采用該技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)率。

造船中,采用光纖激光技術(shù),可以無需進行焊接邊緣預處理和焊前或焊后熱處理就能將部件焊接在一起。與弧焊相比,激光焊的焊接接頭窄,熱影響區(qū)小,而且沒有傳統(tǒng)弧焊方法中出現(xiàn)的由于弧吹或電極磨損引起的焊接缺陷。所以,接頭采用光纖激光焊,可以實現(xiàn)新的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計,這在以前是不可能實焊接接頭比弧焊焊接接頭更加經(jīng)濟, 質(zhì)量更好。

（3）激光焊在飛機制造中的應用

激光束焊具有能量密度高,熱影響區(qū)小,空間位置轉(zhuǎn)換靈活,可在大氣環(huán)境下焊接,焊接變形極小等優(yōu)點。它主要應用于飛機大蒙皮的拼接以及蒙皮與長桁的焊接,以保證氣動面的外形公差。另外在機身附件的裝配中也大量使用了激光束焊接技術(shù),如腹鰭和襟翼的翼盒,結(jié)構(gòu)不再是應用內(nèi)肋條骨架支撐結(jié)構(gòu)和外加蒙皮完成,而是應用了先進的鈑金成形技術(shù)后,采閑激光焊接技術(shù)在三維空間完成焊接拼合,不僅產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,而且工藝再現(xiàn)性好,減重效果明顯。

近年來激光焊也多見于薄壁零件的制造中,如進氣道、波紋管、輸油管道、變截面導管和異型封閉件。這些零件的傳統(tǒng)焊接方法多采用微弧等離子弧焊,或者是小電流鎢極氬弧焊。隨著鈦合金材料的大量使用,即便采用了這些低線能量的焊接技術(shù),仍然由于薄壁材料引起的焊接變形超出公差范圍和焊接缺陷的無法修復等原因,導致傳統(tǒng)焊接工藝面臨淘汰的命運。激光束焊接配以局部保護措施,[4]非常適合焊接薄壁鈦合金殼體零件。（4）復合激光焊的應用

復合激光焊技術(shù)結(jié)合了激光焊和傳統(tǒng)氣體保護焊（GMAW）兩者的優(yōu)點,激光焊能在較小的熱輸入量和小的焊接熱影響區(qū)（HAZ）情況下獲得較大的熔深；所附加的氣保焊（GMAW）可以大大擴展接頭根部間隙的大小,改善表面狀態(tài)和雜質(zhì)的允許量；提高根部間隙填充和成形質(zhì)量以及加強對焊接冶金的控制。（5）激光焊在醫(yī)學上的應用

激光焊是用激光來加熱, 所以它可以穿透透明介質(zhì), 能夠焊到透明介質(zhì)容器的里邊去。這是其他焊接方法難以做到的。這種方法也被利用到醫(yī)學里邊,比方講我們有些患者視網(wǎng)膜脫落,視網(wǎng)膜是在眼球的后面,視網(wǎng)膜脫落以后眼睛就會失明。現(xiàn)在就用激光的辦法,透過眼球焊到眼球后面,把這個視網(wǎng)膜和眼球焊起來。這個已經(jīng)是很成功的手術(shù)了

3.電子束焊接

3.1電子束焊接的基本原理

電子束焊接的工作原理是:在真空條件下。從電子槍中發(fā)射的電子束在高電壓(通常為20～300kV)加速下,通過電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束。當電子束轟擊工件時,電子的動能轉(zhuǎn)化為熱能,焊區(qū)的局部溫度可以驟升到6000℃以上。使工件材料局部熔化實現(xiàn)焊接。3.2 電子束焊接特點

由于高能量密度的電子束流集中作用的結(jié)果,使電子束焊接熔池“小孔”形成機理與其他熔化焊有所不同。電子束焊接過程是,高壓加速裝置形成的高功率電子束流,通過磁透鏡會聚,得到很小的焦點(其功率密度可達104~109W/cm2),轟擊置于真空或非真空的焊件時,電子的動能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?熔化金屬,實現(xiàn)金屬焊接的目的。電子束焊接的特點可概括如下:

(1)電子束斑點直徑小,加熱功率密度大,焊接速度快,熱影響區(qū)小;

(2)可獲得深寬比大的焊縫,焊接厚件時可以不開坡口一次成形;(3)多數(shù)構(gòu)件是在真空條件下焊接,焊縫純潔度高;

(4)規(guī)范參數(shù)易于調(diào)節(jié),工藝適應性強;

(5)適于焊接多種金屬材料;

(6)焊接熱輸入低,焊接熱變形小。但是電子束焊接方法也有一些不足,如:

(1)電子束焊機結(jié)構(gòu)復雜,控制設(shè)備精度高,所需費用高;

(2)焊接前對接頭加工、裝配要求嚴格,以保證接頭位置準確、間隙小而且均勻;

(3)真空電子束焊接時,被焊工件尺寸和形狀常常受到工作室的限制,每次裝卸工件要求重新抽真空;

(4)冷卻過程中快速凝固,引起焊接缺陷,如氣孔、焊接脆性等;

(5)電子束易受雜散電磁場的干擾,影響焊接質(zhì)量;

(6)電子束焊接時產(chǎn)生的X射線需要嚴加防護,以保證操作人員的健康和安全。

3.3.電子束焊接的分類

1）、根據(jù)焊件所處真空度的差異可分為:

（1)高真空電子束焊接(真空度為10-4～10-1Pa):該方法電子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊縫深

寬比大,適宜于活性金屬、難熔金屬及質(zhì)量要求高的工件焊接,應用最為廣泛。

（2)低真空電子束焊接(真空度為10-1～10Pa)。與高真空電子束焊相比,電束較寬,工作距離較大,真空系統(tǒng)簡單,生產(chǎn)效率高,成本低。減弱了焊接時金屬的蒸發(fā)等。

（3)非真空電子束焊接(無真空工作室):在大氣壓力的環(huán)境中焊接,電束散射寬,焊縫較寬、深寬比小,可焊大尺寸的工件。焊接時,束流進入大氣前先經(jīng)過充滿氦的氣室,而后與氦氣一起進入大氣。

2）、根據(jù)電子槍加速電壓又可分為:

(1)高壓電子束焊接:加速電壓大于120千伏,束斑直徑小,功率密度大,工作距離長,焊縫的深寬比大,焊縫精密,變形小,適用于單道焊縫的大厚度板材和難熔、熱敏材料的焊接。

(2)中壓電子束焊接:加速電壓范圍為40～100千伏,滿足除極薄材料外的一般厚度材料的焊接,可用局部真空室滿足大型件的焊接。

(3)低壓電子束焊接:加速電壓低于40千伏,功率密度小,工作距離短,焊縫稍寬,畸變稍大,適用于焊縫深寬比小的薄板焊接。3）、按電子束對材料的加熱機制分

(1)熱傳導焊接:作用在工件表面的功率密度<105W/cm2,電子束轉(zhuǎn)化的熱能通過熱傳導使工件熔化,熔化金屬不產(chǎn)生顯著的蒸發(fā)。

(2)深熔焊接:作用在工件表面的功率密度>105W/cm2,金屬被熔化并伴有強烈的蒸發(fā),形成熔池小孔,電子束穿入小孔內(nèi)部與金屬直接作用,焊縫深寬比大。3.4 電子束焊接的工藝

電子束焊接是一種利用電子束作為熱源的焊接工藝。電子束發(fā)生器中的陰極加熱到一定的溫度時逸出電子，電子在高壓電場中被加速，通過電磁透鏡聚焦后，形成能量密集度極高的電子束，當電子束轟擊焊接表面時，電子的動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使焊接件的結(jié)合處的金屬熔融，當焊件移動時，在焊件結(jié)合處形成一條連續(xù)的焊縫。對于真空電子束焊機，要焊接的工件置于真空室中，一般裝夾在可直線移動或旋轉(zhuǎn)的工作臺上。焊接過程可通過觀察系統(tǒng)觀察。3.5電子束焊接在工業(yè)上的應用:

1）、飛機和航天飛行器

電子束已被用來將鈦鍛件焊接成新型直升機的轉(zhuǎn)翼,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的機翼箱等。發(fā)動機上一些其他部件如透平罩、壓縮機箱體以及飛機的燃料驅(qū)動系統(tǒng)和著陸起落架等也都采用了電子束焊接。

由于電子束焊接的變形和熱影響區(qū)小,已被用于航天飛機發(fā)動機的裝配焊接,如主燃燒室、熱氣歧管、高(低)壓燃料渦輪泵、高(低)壓氧化劑渦輪泵、燃料預燃燒室、氧化劑預燃燒器等間的焊接。2）、發(fā)電設(shè)備

電子束焊接以其獨有的優(yōu)點正在發(fā)電設(shè)備的制造方面取代傳統(tǒng)的焊接方法。如美國、日本等國家都已使用真空電子束焊接取代埋弧焊工藝焊接汽輪機定子和汽輪機導向葉片。使用埋弧焊需要幾天才能完成的焊接,使用電子束焊接后僅需幾個小時就能完成。3）、汽車工業(yè)

使用電子束焊接方法焊接汽車后橋,省去了坡口的制作的準備。由于在真空條件下施焊,電子束焊接大大地清除了產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣等這些缺陷的可能,強度得到了保證,獲得了極佳的經(jīng)濟效益。此外,真空電子束焊接還用來焊接汽車驅(qū)動輪、扭矩變換器、行星齒輪支座、飛輪、滑叉等,都取得了前所未有的效果。4）、電子元器件

隨著現(xiàn)代工業(yè)對電子線路和元器件的要求越來越高,電子束焊在電子行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。真空電子束用來焊接密封晶體管已取代釬代焊焊接晶體管連接接頭。有些電子線路和元器件要求其焊縫在焊完后繼續(xù)保持在真空密封裝置內(nèi),焊縫不得有腐蝕性雜質(zhì),電子束焊接正是滿足這種要求的最有效方法。5）、機械基礎(chǔ)件

電子束也用來焊接有特殊要求的機械基礎(chǔ)件,如軸、軸承、齒輪、金屬帶鋸、雙金屬帶等。對于硬度極高的金屬的切斷,使用電子束,可將高速鋼型材焊在柔韌的載體帶上。適當選擇高速鋼型材寬度,使得銑鋸齒時,齒間,即斷裂危險區(qū)位于柔韌性載體帶上,這樣,就能使高速鋼齒尖達到最佳硬度,帶鋸能在最佳經(jīng)濟效益下實現(xiàn)最大負荷。6）、核工業(yè)產(chǎn)品

電子束焊接最早應用于核工業(yè)產(chǎn)品部件,近些年來,在這一領(lǐng)域得到更充分的發(fā)展。如:一種核工業(yè)多種用途的真空電子束焊機,在離子推進系統(tǒng)中,它應用于難熔、耐蝕金屬的焊接和不同金屬之間的連接,焊縫無裂紋和泄漏,變形也相當小。4.結(jié)束語

學習特種焊接后，總體感覺這些焊接方法優(yōu)于傳統(tǒng)的焊接方法，適應于要求高，難用一般方法焊接的焊件焊接。廣泛的應用于航空航天、石油化工、宇航等領(lǐng)域。由于新材料的不斷出現(xiàn)，科技的不斷發(fā)展，新的焊接方法將不斷的出現(xiàn)，日新月異。