第一篇：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(jī)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(huì)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(huì)受到海水和海洋氣體的腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界所有的金屬制品中，每年由于腐蝕而報(bào)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(qiáng)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(kāi)發(fā)、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都有廣泛應(yīng)用，是應(yīng)用最廣的不銹鋼。研究奧氏體不銹鋼的焊接性，對(duì)發(fā)展耐蝕鋼的焊接結(jié)構(gòu)具有非常重大的經(jīng)濟(jì)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(lèi)鋼具有良好的彎折、卷曲和沖壓成形性；冷加工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何的淬火硬化，焊接過(guò)程中極少出現(xiàn)冷裂紋。奧氏體不銹鋼焊接時(shí)存在的主要問(wèn)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(shí)，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(shí)，奧氏體不銹鋼母材類(lèi)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(guò)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(shí)，前面已焊焊縫處于敏化溫度區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生晶間貧鉻；使用時(shí)接觸腐蝕介質(zhì)，就會(huì)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?？?，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(xiàn)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(shí)間，減少晶界Cr23C6的產(chǎn)生。③熔合線(xiàn)和過(guò)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(xiàn)的過(guò)熱區(qū)。溫度超過(guò)1200℃，TiC或NbC全部溶解于奧氏體中，冷卻時(shí)部分固溶的碳原子擴(kuò)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(shí)，在一定的腐蝕介質(zhì)作用下，將從表面開(kāi)始產(chǎn)生晶間腐蝕，直至形成刀狀腐蝕的的破壞，簡(jiǎn)稱(chēng)“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(huì)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(yīng)力腐蝕

根據(jù)不銹鋼設(shè)備與制件的應(yīng)力腐蝕斷裂事例和試驗(yàn)研究，可以認(rèn)為：在一定靜拉伸應(yīng)力和在一定溫度條件下的特定電化學(xué)介質(zhì)共同作用下，現(xiàn)有的不銹鋼均有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的可能。應(yīng)力腐蝕最大特點(diǎn)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(yīng)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(yīng)力主要是焊接殘余應(yīng)力。因此，防止應(yīng)力腐蝕主要是消除焊接殘余應(yīng)力的焊后熱處理；以及焊接工藝采取措施減小殘余應(yīng)力。例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量采用對(duì)接接頭，避免十字交叉焊縫，Y形坡口改為X形坡口；適當(dāng)減小坡口角度；采用短焊道焊；采用小線(xiàn)能量；適當(dāng)?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(shí)比較容易產(chǎn)生熱裂紋。奧氏體不銹鋼焊接時(shí)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(qiáng)的柱狀晶組織，硫、磷、鎳、碳等元素形成的低熔點(diǎn)共晶雜志偏析比較嚴(yán)重；二是不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小、線(xiàn)膨脹系數(shù)大，導(dǎo)致焊接應(yīng)力比較大（一般是焊縫和熱影響區(qū)受拉應(yīng)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?lài)?yán)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(yīng)該嚴(yán)格控制硫、磷等雜質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以減少低熔點(diǎn)共晶雜質(zhì)。

②調(diào)整焊縫化學(xué)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(xì)化晶粒，打亂柱狀晶方向，減小偏析嚴(yán)重程度。鐵素體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在3%～8%（5%左右）。過(guò)多的鐵素體會(huì)使焊縫變脆。對(duì)于鎳的質(zhì)量分?jǐn)?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(lái)防止熱裂紋。因?yàn)殍F素體在高溫（>650℃）下長(zhǎng)期使用，會(huì)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(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)；采用多層多道焊，避免中心線(xiàn)偏析，可防止中心線(xiàn)裂紋。

②采用小線(xiàn)能量，小電流快速不擺動(dòng)焊，可減小焊接應(yīng)力。

③填滿(mǎn)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(shí)間后，常會(huì)出現(xiàn)沖擊韌度下降的現(xiàn)象，稱(chēng)為脆化。

（1）475℃脆化

含有較多鐵素體相（超過(guò)15%～20%）的雙相焊縫組織，經(jīng)過(guò)350～500℃加熱后，塑性和韌性會(huì)顯著下降，由于475℃時(shí)脆化速度最快，故稱(chēng)475℃脆化。鐵素體相越多，這種脆化越嚴(yán)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(yīng)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(zhǎng)期使用，會(huì)產(chǎn)生一種FeCr金屬間化合物，稱(chēng)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(chēng)為σ相脆化。σ相一般僅在雙相組織焊縫內(nèi)出現(xiàn)；當(dāng)使用溫度超過(guò)800～850℃時(shí)，在單相奧氏體焊縫中也會(huì)析出σ相。通常認(rèn)為，σ相主要是由鐵素體演變而來(lái)，當(dāng)鐵素體含量超過(guò)5%時(shí)，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?xún)?nèi)，并嚴(yán)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(fù)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(xiàn)斷裂

奧氏體不銹鋼在高溫下長(zhǎng)期使用，在沿熔合線(xiàn)外幾個(gè)晶粒的地方，會(huì)發(fā)生脆斷現(xiàn)象，稱(chēng)為熔合線(xiàn)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(shí)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(dāng)或者焊接工藝不合理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生降低焊接接頭抗晶間腐蝕能力和熱裂紋等問(wèn)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(xiàn)

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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(jiàn)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(diǎn)； 詳細(xì)分析承壓設(shè)備 焊接中常見(jiàn)缺陷形成的原因；提出了對(duì)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(xiǎn)；

一旦發(fā)生爆炸事故； 將造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此； 國(guó)家歷來(lái)十分重視承壓設(shè)備的安全監(jiān)察工作； 出臺(tái)并發(fā)布了一系列的 條例、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等； 用以規(guī)范承壓設(shè)備的產(chǎn)品制造和運(yùn)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(dòng)性；

3)焊接工藝評(píng)定的不完善性。主要體現(xiàn)在；(1)實(shí)驗(yàn)室條件與現(xiàn)場(chǎng)施工條件的不一致；(2)試板狀態(tài)與實(shí)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(guò)程的不穩(wěn)定性。主要受到焊工的操作水平和責(zé)任心的影 響；

6)焊接接頭區(qū)域存在著應(yīng)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(yàn)的不完善性。

2、承壓設(shè)備焊接中的常見(jiàn)缺陷

承壓設(shè)備的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自動(dòng)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(zé)任心等都會(huì)影響焊接質(zhì)量。常見(jiàn)的焊接缺陷有； 焊縫尺寸不符合要 求、弧坑下陷、咬邊、焊瘤、嚴(yán)重飛濺、氣孔、裂紋等。因此；質(zhì)檢 人員和焊接工程師應(yīng)根據(jù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的外觀檢查、無(wú)損探傷檢查及原 焊接工藝施焊記錄等作詳細(xì)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(lèi)似缺陷產(chǎn)生。2.1 焊縫尺寸不符合要求

指焊縫長(zhǎng)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(dāng)或裝配間隙不勻； 2)焊接電流過(guò)大或過(guò)小；

3)焊接速度不當(dāng)或焊條仰角不合適； 4)電弧長(zhǎng)度控制不準(zhǔn)；電弧長(zhǎng)則焊縫寬；

5)對(duì)埋弧自動(dòng)焊來(lái)說(shuō)；主要是焊接規(guī)范選擇不當(dāng)。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(shí)焊條未在熔池處作短時(shí)間停留； 2)薄板焊接時(shí)使用的電流過(guò)大； 3)埋弧自動(dòng)焊時(shí)；沒(méi)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(méi)有得到熔化的焊絲金屬的補(bǔ)充)。產(chǎn)生原因； 1)主要是焊接電流太大和運(yùn)條角度不當(dāng)造成的； 2)角焊時(shí)；焊條角度不當(dāng)或電弧長(zhǎng)度不當(dāng)。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(yùn)條不當(dāng)； 2)立焊時(shí)電流過(guò)大或電弧過(guò)長(zhǎng)。2.5 嚴(yán)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(shí)有少量飛濺是正常的； 但嚴(yán)重飛濺不僅影響操作；浪費(fèi)焊 條；而且影響工件美觀。產(chǎn)生原因；

1)焊條保存不當(dāng)；烘干的溫度、時(shí)間不當(dāng)；導(dǎo)致焊條因受潮而產(chǎn) 生藥皮開(kāi)裂、鋼芯銹蝕等； 2)堿性焊條錯(cuò)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(chēng)為氫氣孔和一氧化碳?xì)饪?。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(shí)間不正確；

3)焊接速度過(guò)快；焊接電流過(guò)大；電弧電壓過(guò)高； 4)電弧過(guò)長(zhǎng)；使熔池失去保護(hù)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(hù)不夠； 6)環(huán)境溫度或母材溫度過(guò)低；焊縫冷卻過(guò)快。2.7 裂紋

裂紋是指在焊接過(guò)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(chēng)延遲裂紋)口產(chǎn)生原因；

1)焊條、焊劑烘干溫度、時(shí)間不正確；

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

(1)焊接接頭設(shè)計(jì)不當(dāng)；拘束度過(guò)大；(2)焊條選用不當(dāng)；(3)焊接順序不當(dāng)。4)焊后熱處理不及時(shí)。

3、對(duì)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(yīng)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(duì)焊接接頭返修的工作程序、返修方案的制訂等都應(yīng)有明確的規(guī)定和 要求。

其次：應(yīng)根據(jù)有關(guān)的規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施細(xì)則、管理制度等與之配套執(zhí)行。如果對(duì)同一部位(指焊補(bǔ)的填充金屬重疊的部位)的返修次數(shù)過(guò) 多； 將導(dǎo)致焊接接頭及其周?chē)哪覆慕饘俪霈F(xiàn)淬硬性及過(guò)大的焊接殘 余應(yīng)力；這對(duì)于承壓設(shè)備產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是極其危險(xiǎn)的。所以；對(duì)同一部位 的返修次數(shù)不宜超過(guò) 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(duì)焊接接頭 的第一、第二次返修應(yīng)經(jīng)焊接責(zé)任工程師審核批準(zhǔn)后才能實(shí)施。對(duì)經(jīng) 過(guò)二次返修仍不合格；需要進(jìn)行第三次返修時(shí)； 必須經(jīng)過(guò)制造單位技 術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)； 并采取相應(yīng)的更為嚴(yán)格的工藝措施；來(lái)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(lèi)型很多；形成的原因也是多方面的； 應(yīng) 具體問(wèn)題具體分析； 詳細(xì)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(duì)性措施；避免返修后再次產(chǎn)生類(lèi)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(jìn)行焊接接頭返修工作的一個(gè)重要步驟；應(yīng)詳 細(xì)、具體、準(zhǔn)確并切實(shí)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(yàn)項(xiàng)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(jìn) 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(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)； 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(shí)還未清除干凈； 則應(yīng)先在清除處補(bǔ)焊； 然后再在另一側(cè)打磨清除至 補(bǔ)焊金屬后再補(bǔ)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(shí)焊接熱應(yīng)力與應(yīng)變過(guò)程的 影響；則宜將這些缺陷連接起來(lái)打磨成一個(gè)深淺均勻一致的大坡口； 反之；若缺陷之間距離較遠(yuǎn)、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(jìn)行； 這是因?yàn)槭只『妇哂胁僮?/p>

方便； 位置適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。但若坡口寬窄深淺基本一致； 尺寸較長(zhǎng)； 并處于平焊位置時(shí)； 也可以采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行返修。當(dāng)采用手弧焊 來(lái)返修時(shí)； 對(duì)原手弧焊的焊接接頭； 一般還選用原焊縫焊接所用焊條； 對(duì)自動(dòng)焊一般采用與母材金屬相適應(yīng)的焊條。但是；若返修部位剛性 大、坡口深、焊接條件惡劣時(shí)；盡管原焊縫采用的是酸性焊條；則此 時(shí)仍然應(yīng)選用同一級(jí)別的堿性焊條；當(dāng)采用埋弧自動(dòng)焊返修時(shí)； 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(shí)應(yīng)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(lái)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?xún)?chǔ)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(yīng) 力與變形。但是；每層接頭處要盡量錯(cuò)開(kāi)；

(3)每焊完一段；須將焊渣清除干凈；填滿(mǎn)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 (6)

不銹鋼焊接材料存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

時(shí)間：2007-10

羅植平

(甘肅省水利水電學(xué)校)

摘 要：新型不銹鋼焊條采用了低碳鋼芯,通過(guò)藥皮過(guò)渡合金.通過(guò)對(duì)焊條藥皮成分的優(yōu)化設(shè)計(jì),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(duì)氣孔率的影響規(guī)律,解決了出現(xiàn)焊縫氣孔的問(wèn)題,并徹底克服了不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅開(kāi)裂的缺點(diǎn).同時(shí)由于低碳鋼焊芯的采用增加了焊條長(zhǎng)度,減少了更換焊條次數(shù),并可采用較大的焊接線(xiàn)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(xué)性能.關(guān)鍵詞:不銹鋼焊條;發(fā)紅;氣孔;晶間腐蝕

目前我國(guó)生產(chǎn)的不銹鋼焊條普遍存在工藝性比較差的缺點(diǎn),其關(guān)鍵問(wèn)題是焊條藥皮易發(fā)紅開(kāi)裂,造成焊條的巨大浪費(fèi).不銹鋼焊條藥皮之所以易發(fā)紅開(kāi)裂是因?yàn)椴讳P鋼的電阻率比低碳鋼大得多,同時(shí)不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)又大,焊接時(shí)焊條通過(guò)很大的電流,焊芯產(chǎn)生大量的電阻熱而膨脹,當(dāng)焊芯的膨脹變形量超過(guò)藥皮的變形能力時(shí),藥皮就要開(kāi)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(diǎn)是使焊條的生產(chǎn)工藝變得復(fù)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(guò)渡為渣壁過(guò)渡,但這種方法的效果有時(shí)不很明顯.若不銹鋼焊條采用低碳鋼焊芯,通過(guò)藥皮中合金粉的過(guò)渡實(shí)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(kāi)裂問(wèn)題.同時(shí)當(dāng)采用低碳鋼焊芯時(shí),可使不銹鋼焊條的長(zhǎng)度增加到普通焊條的長(zhǎng)度,那么焊接的效率將會(huì)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(kāi)裂問(wèn)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(guò)藥皮向焊縫中過(guò)渡合金.為了提高焊條對(duì)交直流電源的適應(yīng)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(yàn)確定藥皮配方,發(fā)現(xiàn)此焊條工藝性上出現(xiàn)的主要問(wèn)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?yàn)楹辖鹜耆克幤み^(guò)渡,藥皮中高達(dá)50%為合金成分,使藥皮的還原性很強(qiáng),氧化性不足,從而導(dǎo)致氫氣孔的產(chǎn)生,這是急待解決的問(wèn)題,要對(duì)藥皮配方優(yōu)化設(shè)計(jì).根據(jù)焊接冶金學(xué)理論,從焊材上來(lái)說(shuō),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(lèi),所以先固定其它組分不變來(lái)調(diào)整藥皮中大理石、長(zhǎng)石、氟化鈣、冰晶石及氧化鐵紅的含量以達(dá)到去除氫氣孔的目的,利用 2 正交表安排實(shí)驗(yàn),對(duì)焊條藥皮配方進(jìn)行一次正交回歸分析,通過(guò)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(wèn)題。研究中發(fā)現(xiàn)大理石,螢石,氧化鐵紅對(duì)氫氣孔的影響十分顯著,而長(zhǎng)石含量的變化對(duì)氣孔的影響不大。

1．1 氧化鐵紅對(duì)氫氣孔的影響

氧化鐵紅對(duì)氫氣孔的影響特別顯著,嚴(yán)重惡化了焊條的工藝性,氧化鐵紅受熱時(shí)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(yīng)減小氫氣孔的產(chǎn)生,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰恰相反,可能是因?yàn)楫?dāng)手工電弧焊時(shí),氫通過(guò)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(guò)熔渣層進(jìn)入金屬.氫通過(guò)熔渣向金屬過(guò)渡時(shí),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(guò)渡.主要通過(guò)以下兩個(gè)反應(yīng):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(yīng)易向右進(jìn)行,促使氫的溶入,而使氣孔傾向增大(見(jiàn)圖1)。

圖1 藥皮中氧化鐵紅對(duì)氫氣孔的影響

1．2 大理石對(duì)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?xì)怏w能加強(qiáng)對(duì)熔池的保護(hù),防止水蒸氣的侵入,同時(shí)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(jiàn)圖2)。

圖2 藥皮中大理石對(duì)氫氣孔的影響

1．3 螢石對(duì)焊縫氫氣孔的影響螢石對(duì)焊縫氫氣孔有顯著的影響.因?yàn)楫?dāng)渣中ＣａＦ2和ＳｉＯ2共存時(shí)可以進(jìn)行下列反應(yīng)2ＣａＦ2+3ＳｉＯ22ＣａＳｉＯ3+ＳｉＦ4生成的ＳｉＦ4沸點(diǎn)低,以氣態(tài)存在,并與氣相中原子氫和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)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(yīng)可以看出,ＳｉＯ2對(duì)螢石去氫效果有很大的影響(見(jiàn)圖3)。

圖3 螢石對(duì)氫氣孔的影響

1．4 長(zhǎng)石對(duì)焊縫氫氣孔的影響長(zhǎng)石的主要成分是ＳｉＯ2(63%～73%),ＡＬ2Ｏ3(17%～24%),Ｋ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ>12%,長(zhǎng)石含量的變化對(duì)焊縫氫氣孔率影響很小,原因之一是長(zhǎng)石的變化范圍小,影響比較小,其二是雖然長(zhǎng)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(guò)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(jiàn)圖4)。

圖4 藥皮中長(zhǎng)石對(duì)氫氣孔的影響 焊縫合金系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

此焊條主要用于廣泛應(yīng)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(jì)的焊縫熔敷金屬化學(xué)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(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),焊條的工藝性能已比較令人滿(mǎn)意,但為了滿(mǎn)足焊縫熔敷金屬成分設(shè)計(jì)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(duì)焊條藥皮中的合金元素的含量進(jìn)行調(diào)整.對(duì)于不銹鋼焊條來(lái)說(shuō),主要是調(diào)整Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ的含量以使焊縫能夠與母材化學(xué)成分匹配并滿(mǎn)足力學(xué)性能及耐蝕性要求,為達(dá)到設(shè)計(jì)成分要求,要對(duì)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(dāng)量Ｎｉｅｑ=Ｎｉ+30Ｃ+0 5Ｍｎ=13 1,鉻當(dāng)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(shí),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(zhǎng),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(zhǎng)大.一次鐵素體δ相的形成對(duì)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(guò)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(xué)性能、耐蝕性能均良好。結(jié) 論

不銹鋼焊條通過(guò)采用低碳鋼焊芯,通過(guò)合金系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),克服了氣孔問(wèn)題,找到了藥皮組分對(duì)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(kāi)裂的缺點(diǎn),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(shí)具備良好的綜合力學(xué)性能,具有良好的推廣價(jià)值。

第四篇：中專(zhuān)焊接論文

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

還記得兩年前的今天，帶著叛逆，帶著好奇，帶著對(duì)未來(lái)的期望，踏進(jìn)了學(xué)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(guò)來(lái)，我也變得越來(lái)越堅(jiān)強(qiáng)，越來(lái)越強(qiáng)大，再大的困難面前我也不會(huì)畏懼，不論有什么活動(dòng)都會(huì)積極的響應(yīng)，漸漸的充實(shí)自己。在中專(zhuān)的生活里不但學(xué)會(huì)了文化知識(shí)，也學(xué)到了專(zhuān)業(yè)技能，更重要的是，我學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)辦法學(xué)到的人際交往與處理事物的能力！這使我有了更強(qiáng)的自主能力！

作為學(xué)生學(xué)習(xí)是首要任務(wù)，在中專(zhuān)里，學(xué)習(xí)的內(nèi)容有兩個(gè)部分，一個(gè)是文化課，一個(gè)是專(zhuān)業(yè)技能學(xué)習(xí)。

首先說(shuō)說(shuō)文化課方面，當(dāng)然，這里也有必不可少的數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、英語(yǔ)，當(dāng)然也是必修課程，在這里老師不但教會(huì)我們書(shū)本上的課程還鍛煉我們自身的自主能力，并不會(huì)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(rèn)真的聽(tīng)老師說(shuō)的每一句話(huà)，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(dòng)力，什么是態(tài)度決定一切，如果沒(méi)有一個(gè)好的學(xué)習(xí)態(tài)度，就真的不會(huì)有好的成績(jī)，因?yàn)檎l(shuí)都不會(huì)時(shí)時(shí)刻刻的握著你的手告訴你這段話(huà)要加上重點(diǎn)符號(hào)。老師們會(huì)告訴我們要自主學(xué)習(xí)，要自己找尋學(xué)習(xí)的方法。兩年后的今天，當(dāng)我們帶著一身的勇氣與信心站在老師面前的時(shí)候，我們才懂得了老師們的良苦用心。原來(lái)這里不止是教書(shū)，還有育人，教書(shū)容易，育人難！能夠改掉我們不羈的性格，認(rèn)識(shí)到一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，學(xué)習(xí)到人際交往，真的很不容易！

關(guān)于專(zhuān)業(yè)技能的學(xué)習(xí)，我學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)是焊接，先說(shuō)說(shuō)課程：

一、《機(jī)械制圖》主要講述正投影的基本原理、方法及應(yīng)用；學(xué)習(xí)正確、熟練的使用繪圖儀器，掌握較強(qiáng)的繪圖方法和技能。培養(yǎng)繪制零件圖、裝配圖以及閱讀機(jī)械圖樣的能力；培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)峻細(xì)致的工作作風(fēng)。

二、《公差與配合測(cè)量》 主要講授有關(guān)公差配合與測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、測(cè)量等方面的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生極限配合方面的基本計(jì)算及代號(hào)的標(biāo)注和識(shí)讀，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際測(cè)量技能。

三、《機(jī)械基礎(chǔ)》機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)課程。內(nèi)容包括靜力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械構(gòu)件、機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等知識(shí)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備對(duì)簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題的分析能力，了解常見(jiàn)的機(jī)械零件、構(gòu)件及傳動(dòng)方式，了解液壓傳動(dòng)的基本知識(shí)，為專(zhuān)業(yè)技能課程學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

四、《金屬工藝學(xué)》焊接專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程既強(qiáng)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(jī)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(jìn)制造方法等知識(shí)。

五、《Auto CAD》本課程是機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，它立足于實(shí)際應(yīng)用需要，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制工程圖樣的能力，課程以學(xué)習(xí)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(duì)圖層和線(xiàn)型的設(shè)置和管理、圖案填充操作、尺寸標(biāo)注和修改等方面的知識(shí)為主要內(nèi)容，讓學(xué)生初步掌握用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制完整工程圖的方法。

六、《焊工》本課程是為學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)焊接專(zhuān)業(yè)知識(shí)和參加技能鑒定考試所設(shè)置的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。學(xué)生能從初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)三個(gè)等級(jí)由淺入深的全面學(xué)習(xí)焊接知識(shí)，掌握焊接安全、勞動(dòng)衛(wèi)生、安全操作規(guī)程、焊材相關(guān)知識(shí)、焊接裝配識(shí)圖基本知識(shí)、焊接方法、金屬材料焊接性及工藝、焊接檢驗(yàn)及鉗工和機(jī)械設(shè)備維修與安裝等相關(guān)工種的基本理論知識(shí)。

七、《金屬熔化焊基礎(chǔ)》金屬熔化焊基礎(chǔ)是焊接專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課。主要講解焊接熱源的種類(lèi)及特征、焊接溫度場(chǎng)的形狀及特征、焊條熔敷系數(shù)等；焊接化學(xué)冶金反應(yīng)的特點(diǎn)、反應(yīng)相、氮、氫、氧在金屬中的溶解規(guī)律、它們對(duì)金屬的危害及防止措施；焊條的組成、分類(lèi)、工藝性的各個(gè)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(shí)一體化教學(xué)》理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)行理論教學(xué)與技能訓(xùn)練同步進(jìn)

行。理論指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證理論知識(shí)，學(xué)生手腦并用，注重知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。教學(xué)中可以先講授理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐操作；也可以從實(shí)訓(xùn)實(shí)踐操作開(kāi)始，先接受感性認(rèn)識(shí)，再?gòu)睦碚撋霞右苑治?、歸納和總結(jié)；

在這一專(zhuān)業(yè)的實(shí)習(xí)上，主要內(nèi)容是，安全生產(chǎn)、手工電弧焊基本知識(shí)及操作、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊知識(shí)及 操作、氬弧焊知識(shí)及操作、氣焊氣割知識(shí)及操作、交直流焊機(jī)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(yàn)方法等內(nèi)容。通過(guò)這種教學(xué)方式，最終能夠充分調(diào)動(dòng)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(zhuān)業(yè)高技能。我們最喜歡的就是上實(shí)習(xí)課，因?yàn)槲覀兛梢宰约簞?dòng)手，把書(shū)本上的東西拿到實(shí)際應(yīng)用上面來(lái)，可是我們發(fā)現(xiàn)書(shū)本上教的再好，到了實(shí)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(huì)非常的開(kāi)心非常的有成就感。成功，就是這樣的艱難，成功，也可以很簡(jiǎn)單，在努力的背后成功永遠(yuǎn)都只和自己一個(gè)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(xué) 院：材 料 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院

專(zhuān) 業(yè)：金 屬 材 料 科 學(xué) 與 工 程

姓 名：黎 琦

學(xué) 號(hào)：20100800411

激光焊和電子束焊接

摘要： 本文通過(guò)對(duì)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(diǎn)、設(shè)備、工藝及應(yīng)用等方面的簡(jiǎn)介，讓大家對(duì)特種焊接技術(shù)得到一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。在焊接這個(gè)領(lǐng)域中，特種焊接技術(shù)是在近年來(lái)得到高速的發(fā)展。它不僅給焊接技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)巨大的推動(dòng)力，也對(duì)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)深遠(yuǎn)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(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)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(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)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(xué)的范疇，并且在與其他科學(xué)知識(shí)的不斷碰撞和交融中，展現(xiàn)出來(lái)旺盛的生命力。新材料的不斷產(chǎn)生、新能源的不斷開(kāi)發(fā)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)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(mǎn)足不了工程的應(yīng)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(lái)越多的焊接方法得到應(yīng)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(guò)程

使用經(jīng)光學(xué)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(duì)光能的吸收來(lái)對(duì)其進(jìn)行加熱、熔化，再經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶而形成焊接接頭的一種熔化焊過(guò)程。（2）激光焊機(jī)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(shí)，激光將金屬表面加熱到熔點(diǎn)與沸點(diǎn)之間，焊接時(shí)，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(guò)熱傳導(dǎo)方式把熱能傳向金屬內(nèi)部，使熔化區(qū)逐漸擴(kuò)大，凝固后形成焊點(diǎn)或焊縫，其熔深輪廓近似為半球形。

特點(diǎn)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(dāng)激光光斑上的功率密度足夠大時(shí)（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(shí)間內(nèi)升高到沸點(diǎn)，是金屬熔化和汽化。當(dāng)金屬汽化時(shí)，所產(chǎn)生的金屬蒸汽以一定的速度離開(kāi)熔池，金屬蒸汽的溢出對(duì)熔化的液態(tài)金屬產(chǎn)生一個(gè)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(gè)凹坑。當(dāng)光束在小孔底部繼續(xù)加熱汽化時(shí)，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(jìn)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(gè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行下去，便在液態(tài)金屬中形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的空洞。當(dāng)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(gè)深度穩(wěn)定的孔而進(jìn)行焊接，因此稱(chēng)之為激光深熔焊。（3）激光焊過(guò)程中的幾種效應(yīng)

小孔效應(yīng)、等離子體屏蔽效應(yīng)、等離子體的負(fù)面效應(yīng)、壁聚焦效應(yīng)、凈化效應(yīng)

2.2激光焊接的設(shè)備組成

激光器、光學(xué)系統(tǒng)、激光加工機(jī)、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(zhǔn)直用He-Ne激光器

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

按焊接熔池形成的機(jī)理區(qū)分，激光焊接有兩種基本模式：熱導(dǎo)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(dá)到表面熔化，然后依靠熱傳導(dǎo)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(dòng)車(chē)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(dòng)時(shí)，小孔前方熔化的金屬繞過(guò)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(jī)械制造領(lǐng)域，除了那些微薄零件之外，一般應(yīng)選用深館焊。

深熔焊過(guò)程產(chǎn)生的金屬蒸氣和保護(hù)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(duì)激光有吸收、折射和散射作用，因此一般來(lái)說(shuō)熔池上方的等離子體會(huì)削弱到達(dá)工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對(duì)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(yīng)，使焊接過(guò)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(hào)對(duì)激光焊接過(guò)程及質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)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(gè)數(shù)量級(jí)，因而激光焊接具有傳統(tǒng)焊接方法無(wú)法比擬的顯著優(yōu)點(diǎn)：加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)窄，接頭性能優(yōu)良；殘余應(yīng)力和焊接變形小，可以實(shí)現(xiàn)高精度焊接；可對(duì)高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率，熱敏感材料及非金屬進(jìn)行焊接；焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(xiàn)，更適合生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。激光焊接實(shí)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(yīng)用情況（1）激光焊接在國(guó)外汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用 1）白車(chē)身激光焊接

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

另一項(xiàng)比較重要的車(chē)身激光焊接應(yīng)用,是車(chē)身結(jié)構(gòu)件（包括車(chē)門(mén)、車(chē)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(chē)身強(qiáng)度,并可解決一些部位難以實(shí)施常規(guī)電阻點(diǎn)焊的難題。2）不等厚激光拼焊板

車(chē)身制造采用不等厚激光拼焊板可減輕車(chē)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(dòng)部件焊接

20世紀(jì)80年代末,克萊斯勒公司的Kokomo分公司購(gòu)進(jìn)九臺(tái)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(guó)三大汽車(chē)公司投入40多臺(tái)激光器用于傳動(dòng)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?yàn)榍罢吆缚p熱影響區(qū)小。美國(guó)福特汽車(chē)公司用4。7kWCO2激光器焊接車(chē)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(jué)系統(tǒng)的激光焊接機(jī),將六根軸與鍛壓出來(lái)的齒輪焊在一起,成為轎車(chē)自動(dòng)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(yīng)用

目前,許多輪船都是先制造出許多獨(dú)立的局部組件結(jié)構(gòu)單元,再在水中的船臺(tái)上一個(gè)個(gè)進(jìn)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?yàn)樗Y(jié)合了焊接切割自動(dòng)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(wú)需進(jìn)行焊接邊緣預(yù)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(méi)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(shí)現(xiàn)新的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這在以前是不可能實(shí)焊接接頭比弧焊焊接接頭更加經(jīng)濟(jì), 質(zhì)量更好。

（3）激光焊在飛機(jī)制造中的應(yīng)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(diǎn)。它主要應(yīng)用于飛機(jī)大蒙皮的拼接以及蒙皮與長(zhǎng)桁的焊接,以保證氣動(dòng)面的外形公差。另外在機(jī)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(yīng)用內(nèi)肋條骨架支撐結(jié)構(gòu)和外加蒙皮完成,而是應(yīng)用了先進(jìn)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(lái)激光焊也多見(jiàn)于薄壁零件的制造中,如進(jìn)氣道、波紋管、輸油管道、變截面導(dǎo)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(xiàn)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(wú)法修復(fù)等原因,導(dǎo)致傳統(tǒng)焊接工藝面臨淘汰的命運(yùn)。激光束焊接配以局部保護(hù)措施,[4]非常適合焊接薄壁鈦合金殼體零件。（4）復(fù)合激光焊的應(yīng)用

復(fù)合激光焊技術(shù)結(jié)合了激光焊和傳統(tǒng)氣體保護(hù)焊（GMAW）兩者的優(yōu)點(diǎn),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(kuò)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(qiáng)對(duì)焊接冶金的控制。（5）激光焊在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

激光焊是用激光來(lái)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(xué)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(huì)失明?，F(xiàn)在就用激光的辦法,透過(guò)眼球焊到眼球后面,把這個(gè)視網(wǎng)膜和眼球焊起來(lái)。這個(gè)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(guò)電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束。當(dāng)電子束轟擊工件時(shí),電子的動(dòng)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(shí)現(xiàn)焊接。3.2 電子束焊接特點(diǎn)

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(jī)理與其他熔化焊有所不同。電子束焊接過(guò)程是,高壓加速裝置形成的高功率電子束流,通過(guò)磁透鏡會(huì)聚,得到很小的焦點(diǎn)(其功率密度可達(dá)104~109W/cm2),轟擊置于真空或非真空的焊件時(shí),電子的動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?熔化金屬,實(shí)現(xiàn)金屬焊接的目的。電子束焊接的特點(diǎn)可概括如下:

(1)電子束斑點(diǎn)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(shí)可以不開(kāi)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(yīng)性強(qiáng);

(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(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制設(shè)備精度高,所需費(fèi)用高;

(2)焊接前對(duì)接頭加工、裝配要求嚴(yán)格,以保證接頭位置準(zhǔn)確、間隙小而且均勻;

(3)真空電子束焊接時(shí),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(guò)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(chǎng)的干擾,影響焊接質(zhì)量;

(6)電子束焊接時(shí)產(chǎn)生的X射線(xiàn)需要嚴(yán)加防護(hù),以保證操作人員的健康和安全。

3.3.電子束焊接的分類(lèi)

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(yīng)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(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,成本低。減弱了焊接時(shí)金屬的蒸發(fā)等。

（3)非真空電子束焊接(無(wú)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(shí),束流進(jìn)入大氣前先經(jīng)過(guò)充滿(mǎn)氦的氣室,而后與氦氣一起進(jìn)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(zhǎng),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(mǎn)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(mǎn)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(duì)材料的加熱機(jī)制分

(1)熱傳導(dǎo)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(guò)熱傳導(dǎo)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(qiáng)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(shí)逸出電子，電子在高壓電場(chǎng)中被加速，通過(guò)電磁透鏡聚焦后，形成能量密集度極高的電子束，當(dāng)電子束轟擊焊接表面時(shí)，電子的動(dòng)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(dāng)焊件移動(dòng)時(shí)，在焊件結(jié)合處形成一條連續(xù)的焊縫。對(duì)于真空電子束焊機(jī)，要焊接的工件置于真空室中，一般裝夾在可直線(xiàn)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上。焊接過(guò)程可通過(guò)觀察系統(tǒng)觀察。3.5電子束焊接在工業(yè)上的應(yīng)用:

1）、飛機(jī)和航天飛行器

電子束已被用來(lái)將鈦鍛件焊接成新型直升機(jī)的轉(zhuǎn)翼,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼箱等。發(fā)動(dòng)機(jī)上一些其他部件如透平罩、壓縮機(jī)箱體以及飛機(jī)的燃料驅(qū)動(dòng)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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yù)燃燒室、氧化劑預(yù)燃燒器等間的焊接。2）、發(fā)電設(shè)備

電子束焊接以其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)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(guó)、日本等國(guó)家都已使用真空電子束焊接取代埋弧焊工藝焊接汽輪機(jī)定子和汽輪機(jī)導(dǎo)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(gè)小時(shí)就能完成。3）、汽車(chē)工業(yè)

使用電子束焊接方法焊接汽車(chē)后橋,省去了坡口的制作的準(zhǔn)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(qiáng)度得到了保證,獲得了極佳的經(jīng)濟(jì)效益。此外,真空電子束焊接還用來(lái)焊接汽車(chē)驅(qū)動(dòng)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(duì)電子線(xiàn)路和元器件的要求越來(lái)越高,電子束焊在電子行業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。真空電子束用來(lái)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(xiàn)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(mǎn)足這種要求的最有效方法。5）、機(jī)械基礎(chǔ)件

電子束也用來(lái)焊接有特殊要求的機(jī)械基礎(chǔ)件,如軸、軸承、齒輪、金屬帶鋸、雙金屬帶等。對(duì)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(dāng)選擇高速鋼型材寬度,使得銑鋸齒時(shí),齒間,即斷裂危險(xiǎn)區(qū)位于柔韌性載體帶上,這樣,就能使高速鋼齒尖達(dá)到最佳硬度,帶鋸能在最佳經(jīng)濟(jì)效益下實(shí)現(xiàn)最大負(fù)荷。6）、核工業(yè)產(chǎn)品

電子束焊接最早應(yīng)用于核工業(yè)產(chǎn)品部件,近些年來(lái),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(jī),在離子推進(jìn)系統(tǒng)中,它應(yīng)用于難熔、耐蝕金屬的焊接和不同金屬之間的連接,焊縫無(wú)裂紋和泄漏,變形也相當(dāng)小。4.結(jié)束語(yǔ)

學(xué)習(xí)特種焊接后，總體感覺(jué)這些焊接方法優(yōu)于傳統(tǒng)的焊接方法，適應(yīng)于要求高，難用一般方法焊接的焊件焊接。廣泛的應(yīng)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。