焊接技术指南.ppt

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1、拓展项目先进焊接技术教学目标：1.了解电子束焊接、激光焊接、搅拌摩擦焊的原理、工艺特点及应用范围；2.能够制定焊接工艺，熟悉基本操作方法与安全防护。3.了解焊接机器人控制的基本原理，典型弧焊机器人离线编程仿真系统的组成及功能。1电子束焊接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，电子的动能迅速转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发，实现焊接过程。焊接过程参看

2、视频动画1.2电子束焊的特点作为电子束焊的热源，电子束具有如下特点：（1）功率密度高电子束属于高能束流，电子束焊接时常用的加速电压范围为30~150kV，电子束电流为20~l000mA，电子束焦点直径约为0．1~1mm，其功率密度可达106W／cm2以上。（2）精确、快速的可控性电子作为物质基本粒子，具有极小的质量（9.1×10-31kg）和一定的负电荷（1．6×10-19C），电子的荷质比高达l．76×1011C／kg，通过电场、磁场对电子束可作快速而精确的控制。这是电子束的一个优势，与同为高能束流的激光相比，后者只能用透镜和反射镜控制，速

3、度慢。1.焊件的结构形状和尺寸焊件的厚度与电子束的加速电压和功率有关，一般单道焊接碳钢厚度可以超过100mm，或厚度超过400mm的铝板，而不需开坡口和填充金属；焊薄件的厚度可小于2.5mm，甚至薄到0.025mm；也可焊厚薄相差悬殊的焊件。真空电子束焊焊件的形状和尺寸不能超过焊接室容积允许的范围内。非真空电子束焊不受此限制，可以焊接大型焊接结构，但必须保证电子枪底面出口到焊件上表面的距离，一般在12~50mm之间；单面焊可焊厚度一般很少超过10mm，如果厚度达到25mm以上，需要降低焊接速度，从而增加制造成本。1.3电子束焊的适用范围2.焊

4、接的材料在真空室内进行电子束焊时，除含有大量的高蒸气压元素的材料外，一般熔焊能焊的金属，都可以采用电子束焊。如铁、铜、镍、铝、钛及其合金等。此外，还能焊接稀有金属、活性金属、难熔金属和非金属陶瓷等。可以焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的异种金属。可以焊接热处理强化或冷作硬化的材料，而对接头的力学性能没有太大的影响。1.3电子束焊的适用范围3.焊接有特殊要求或特殊结构的焊件可以焊接内部需保持真空度的密封件；焊接靠近热敏元件的焊件；焊接形状复杂而且精密的零部件；可以同时施焊具有两层或多层接头的焊件。这种接头层与层之间可以有几十毫米的空间间隔。1.

5、3电子束焊的适用范围1.焊前准备(1)工件的准备和装夹（2）抽真空（3）焊前预热和焊后热处理2.焊接接头设计3.焊接工艺参数电子束焊的工艺参数主要有电子束电流Ib、加热电压Ua、焊接速度vb、聚焦电流If和工作距离H等。1.4电子束焊接工艺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

6、。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。1.4电子束焊接工艺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。对于确定的电子束焊接设备，加速电压一般固定不变，必须时也只做较小

7、的调整。焊接电流和焊接速度是主要调整的工艺参数。热输入与电子束焊接功率成正比，与焊接速度成反比。利用焊接热输入与焊接厚度的对应关系，初步选定焊接工艺参数，经实验修正后方可作为实际使用的焊接工艺参数。此外，还应考虑焊缝横断面、焊缝外形及防止产生焊缝缺陷等因素，综合选择和实验确定焊接工艺参数。1.4电子束焊接工艺1.5典型材料的电子束焊1.铝和铝合金纯铝及非热处理强化铝合金如果采用电子束焊接，接头具有与母材退火状态相似的力学性能。热处理强化铝合金进行电子束焊时，可能出现不同程度的裂纹、气孔等缺陷，但只要工艺参数选择适当，可以减少缺陷并保证接头不会

8、出现退火软化区。当铝合金中含有较多强化元素镁和锌时，焊接速度慢的电子束焊时会造成这些元素大量蒸发；若提高焊接速度则焊缝成形恶化，并出现严重气孔。无锌的铝合金宜用高压