高能束及特种焊接技术的发展

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1、高能束及特种焊接技术的发展

2、第1...1　高能束流焊接当前被关注的领域特点当前高能束流焊接被关注的主要领域是：⑴高能束流设备的大型化€€功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。⑵新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。⑶设备的智能化以及加工的柔性化。⑷束流品质的提高及诊断。⑸束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑹束流的复合。⑺新材料的焊接⑻应用领域的扩展。2　激光焊接的最新进展2.1　新型激光器1)直流板条式（DC　Slab）CO2激光器，这种激光器被誉为CO2激光器新的里程碑，光束质

3、量极好（k>0.8）,消耗气体少（0.3L/h），运行可靠、免维修，运行费用低，商品型的已达3500P泵浦时，500小时左右就要更换泵浦灯，该类激光器商品型的已达5000A。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。GMA(GASMetalArc)成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性

4、（Abilityofgapbridging），其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。激光€€电弧复合在1970年就已提出，然而，稳定的加工直至近几年才出现，这主要得益于激光技术以及弧焊设备的发展，尤其是激光功率和电流控制技术的提高。激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度，工件对流损失

5、减小；二是两热源相互作用的叠加效应。焊接钢时，激光等离子体使电弧更稳定，同时，电弧也进入熔池小孔，减小了能量的损失；焊接铝时，由于叠加效应几乎与激光波长无关，其物理机制和特性尚待进一步研究。Laser-TIGHybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了€€种激光双弧复合焊接（HyDRA－HybridSLBagicallySupportedLaserbeamilem的不锈钢，深宽比达70∶1。日、俄、德开

6、展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上，通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷；日本采用双抢实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形良好。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊接也颇引人关注。　　　　　　　　　关于非真空电子束焊接，德国实现了母材为AlMg0.4Si1.2的旋转件的填丝焊接，加丝材料为AlMg4.5Mn，送丝速度35m/min，焊接速度高达60m/min。该研究在斯图加特大学的25kg及其合金的变极性等离子弧焊设备的研究，主弧的

7、正、负半波分别由两台直流电源供电，对工件（铝）实现了变极性焊接，它不仅使电弧稳定，而且还有可靠的阴极清理作用。北京航空工艺研究所开展了脉冲等离子弧焊的“一脉一孔”的工艺研究；在穿孔等离子弧焊小孔特征及行为检测方面，哈尔滨工业大学、北京航空工艺研究所以及清华大学分别通过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分析，检测小孔的建立、闭合以及小孔尺寸；天津大学的王惜宝、张文钺分析了等离子弧粉末堆焊时粉末在转移弧中的输运行为及其主要影响因素，计算了铁基合金粉末和碳化硼粉末、不同参数下在弧柱中的输运速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量

8、分布。在重要的应用方面，西安航空发动机公司利用自制的电源设备配以进口的等离子焊枪，实现了某航空发动机工艺的改进。5　特种焊接的新进展目前，国内从事爆炸焊接研究的单位主要有西北有色金属研究院、大连理工大学、太原钢铁集团有限公司、大连造船厂、中船总725所等。新近，中南大学出版了由郑远谋编著的“爆炸焊接和金属复合材料及其工程应用”一书，详尽的介绍了爆炸焊接的原理及工艺，全书达152万字。太原钢铁集团有限公司钢研所的李国平、王立新等针对爆炸焊接00Cr22Ni5Mo3N+Q345C不锈钢复合板的热处理工艺进行了研究，

9、并已应用于长江三峡水利枢纽工程建设；武钢技术中心的李荣锋开展了爆炸预处理对14MnNiDR低温压力容器用钢焊接冷裂纹敏感性的影响进行了研究，结果表明：爆炸预处理在提高焊接接头韧性的同时，对降低焊接接头冷裂纹敏感性有显著效果，爆炸预处理可免除焊前预热或降低预热温度，为大型焊接结构的施工带来极大方便。A€€TIG焊接在输入功率不变的情况下可使熔深显著增加，焊缝截面具有高能束流焊接的特征，在