學習特種焊接有感新版多篇

特種焊接論文 篇一

激光焊和電子束焊接

學 院：材 料 科 學 與 工 程 學 院

專 業：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、設備、工藝及應用等方面的簡介，讓大家對特種焊接技術得到一個完整的認識。在焊接這個領域中，特種焊接技術是在近年來得到高速的發展。它不僅給焊接技術的發展帶來巨大的推動力，也對許多相關產業產生相當深遠的影響

關鍵詞：焊接技術 發展

日新月異

1、引言 焊接作爲先進製造技術的重要組成部分在國民經濟的發展和國家建設中發揮了重要的作用。焊接技術的優秀成果在航空、核能、船舶、電力、電子、海洋鑽探、高程建築等領域得到廣泛的應用。隨着科學技術的發展和技術的進步，焊接已經逐漸脫離了單純工藝和技術的層面而走向科學的範疇，並且在與其他科學知識的不斷碰撞和交融中，展現出來旺盛的生命力。新材料的不斷產生、新能源的不斷開發和新結構的不斷涌現，對焊接技術提出了新的挑戰。由此傳統的焊接技術以滿足不了工程的應用，隨着材料和技術的發展，焊接技術也得到了發展，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

使用經光學系統聚焦後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，再經過冷卻結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，激光焊分爲脈衝激光焊和連續激光焊，按激光聚焦後光斑上功率密度的不同，激光焊可分爲傳熱焊和深熔焊。1）激光傳熱焊

採用的激光器光斑上的功率密度小於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變爲熱能，是金屬表面溫度升高而熔化，然後通過熱傳導方式把熱能傳向金屬內部，使熔化區逐漸擴大，凝固後形成焊點或焊縫，其熔深輪廓近似爲半球形。

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。主要用於薄、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（大於等於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升高到沸點，是金屬熔化和汽化。當金屬汽化時，所產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金屬產生一個附加壓力，使熔池金屬表面向下凹陷，在激光光斑下產生一個凹坑。當光束在小孔底部繼續加熱汽化時，所產生的金屬蒸汽一方面壓迫坑底的液態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。這個過程連續進行下去，便在液態金屬中形成一個細長的空洞。當光束能力所產生的金屬蒸汽的反衝壓力與液態金屬的表面張力和重力平衡後，小孔不再繼續加深，形成一個深度穩定的孔而進行焊接，因此稱之爲激光深熔焊。（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、淨化效應

2.2激光焊接的設備組成

激光器、光學系統、激光加工機、輻射參數傳感器、工藝介質輸送系統、工藝參數傳感器、控制系統、準直用He-Ne激光器

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

按焊接熔池形成的機理區分，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），工件吸收激光後，僅達到表面熔化，然後依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。後者激光動車密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光後迅速熔化乃至氣化，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，直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡爲止。小孔隨着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後方，凝固後形成焊縫（圖1）。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在機械製造領域，除了那些微薄零件之外，一般應選用深館焊。

深熔焊過程產生的金屬蒸氣和保護氣體，在激光作用下發生電離，從而在小孔內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。並影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通常可輔加側吹氣驅除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應，使焊接過程中伴隨着具有特徵的聲、光和電荷產生，研究它們與焊接規範及焊縫質量之間的關係，和利用這些特徵信號對激光焊接過程及質量進行監控，具有十分重要的理論意義和實用價值。

由於經聚焦後的激光束光斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比電弧焊（5×102～104W/cm2）高几個數量級，因而激光焊接具有傳統焊接方法無法比擬的顯著優點：加熱範圍小，焊縫和熱影響區窄，接頭性能優良；殘餘應力和焊接變形小，可以實現高精度焊接；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，生產率高；具有高度柔性，易於實現自動化。

激光焊與電子束焊有許多相似之處，但它不需要真空室，不產生X射線，更適合生產中推廣應用。激光焊接實際上已取得了電子束焊接20年前的地位，成爲高能束焊接技術發展的主流。

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

汽車工業中的在線激光焊接大量用在白車身衝壓零件的裝配和連接上。主要應用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釺焊及車架激光焊接。

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

車身製造採用不等厚激光拼焊板可減輕車身重量、減少零件數量、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，用於齒輪激光焊接，生產能力提高40%。90年代初，美國三大汽車公司投入40多臺激光器用於傳動部件焊接。奔馳公司經研究利用激光焊接代替電子束焊接，因爲前者焊縫熱影響區小。美國福特汽車公司用4。7kWCO2激光器焊接車輪鋼圈，鋼圈厚1mm,焊接速度爲2。5m/min。該公司還採用帶有視覺系統的激光焊接機，將六根軸與鍛壓出來的齒輪焊在一起，成爲轎車自動變速器的齒輪架部件，生產率爲200件/h。

（2）光纖激光焊在造船及海洋工程方面的應用

目前，許多輪船都是先製造出許多獨立的局部組件結構單元，再在水中的船臺上一個個進行組裝。採用激光焊技術製造海洋建築物局部組件非常合適，因爲它結合了焊接切割自動化技術與激光技術。與弧焊方法相比，採用該技術可以大大提高生產率。

造船中，採用光纖激光技術，可以無需進行焊接邊緣預處理和焊前或焊後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，熱影響區小，而且沒有傳統弧焊方法中出現的由於弧吹或電極磨損引起的焊接缺陷。所以，接頭採用光纖激光焊，可以實現新的焊接結構設計，這在以前是不可能實焊接接頭比弧焊焊接接頭更加經濟， 質量更好。

（3）激光焊在飛機制造中的應用

激光束焊具有能量密度高，熱影響區小，空間位置轉換靈活，可在大氣環境下焊接，焊接變形極小等優點。它主要應用於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，如腹鰭和襟翼的翼盒，結構不再是應用內肋條骨架支撐結構和外加蒙皮完成，而是應用了先進的鈑金成形技術後，採閒激光焊接技術在三維空間完成焊接拼合，不僅產品質量好，生產效率高，而且工藝再現性好，減重效果明顯。

近年來激光焊也多見於薄壁零件的製造中，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。隨着鈦合金材料的大量使用，即便採用了這些低線能量的焊接技術，仍然由於薄壁材料引起的焊接變形超出公差範圍和焊接缺陷的無法修復等原因，導致傳統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）複合激光焊的應用

複合激光焊技術結合了激光焊和傳統氣體保護焊（GMAW）兩者的優點，激光焊能在較小的熱輸入量和小的焊接熱影響區（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，改善表面狀態和雜質的允許量；提高根部間隙填充和成形質量以及加強對焊接冶金的控制。（5）激光焊在醫學上的應用

激光焊是用激光來加熱， 所以它可以穿透透明介質， 能夠焊到透明介質容器的裏邊去。這是其他焊接方法難以做到的。這種方法也被利用到醫學裏邊，比方講我們有些患者視網膜脫落，視網膜是在眼球的後面，視網膜脫落以後眼睛就會失明。現在就用激光的辦法，透過眼球焊到眼球后面，把這個視網膜和眼球焊起來。這個已經是很成功的手術了

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。從電子槍中發射的電子束在高電壓（通常爲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，電子的動能轉化爲熱能，焊區的局部溫度可以驟升到6000℃以上。使工件材料局部熔化實現焊接。3.2 電子束焊接特點

由於高能量密度的電子束流集中作用的結果，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），轟擊置於真空或非真空的焊件時，電子的動能迅速轉變爲熱能，熔化金屬，實現金屬焊接的目的。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)多數構件是在真空條件下焊接，焊縫純潔度高；

（4）規範參數易於調節，工藝適應性強；

（5）適於焊接多種金屬材料；

（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）電子束焊機結構複雜，控制設備精度高，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，影響焊接質量；

（6）電子束焊接時產生的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）、根據焊件所處真空度的差異可分爲:

（1)高真空電子束焊接（真空度爲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，適宜於活性金屬、難熔金屬及質量要求高的工件焊接，應用最爲廣泛。

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

（3)非真空電子束焊接（無真空工作室）:在大氣壓力的環境中焊接，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過充滿氦的氣室，而後與氦氣一起進入大氣。

2）、根據電子槍加速電壓又可分爲:

（1）高壓電子束焊接:加速電壓大於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，適用於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:加速電壓範圍爲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:加速電壓低於40千伏，功率密度小，工作距離短，焊縫稍寬，畸變稍大，適用於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,電子束轉化的熱能通過熱傳導使工件熔化，熔化金屬不產生顯著的蒸發。

（2）深熔焊接:作用在工件表面的功率密度>105W/cm2,金屬被熔化並伴有強烈的蒸發，形成熔池小孔，電子束穿入小孔內部與金屬直接作用，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爲熱源的焊接工藝。電子束髮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，通過電磁透鏡聚焦後，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變爲熱能，使焊接件的結合處的金屬熔融，當焊件移動時，在焊件結合處形成一條連續的焊縫。對於真空電子束焊機，要焊接的工件置於真空室中，一般裝夾在可直線移動或旋轉的工作臺上。焊接過程可通過觀察系統觀察。3.5電子束焊接在工業上的應用:

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翼，現代戰鬥機的機翼箱等。發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動系統和着陸起落架等也都採用了電子束焊接。

由於電子束焊接的變形和熱影響區小，已被用於航天飛機發動機的裝配焊接，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）、發電設備

電子束焊接以其獨有的優點正在發電設備的製造方面取代傳統的焊接方法。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，使用電子束焊接後僅需幾個小時就能完成。3）、汽車工業

使用電子束焊接方法焊接汽車後橋，省去了坡口的製作的準備。由於在真空條件下施焊，電子束焊接大大地清除了產生氣孔、裂紋、夾渣等這些缺陷的可能，強度得到了保證，獲得了極佳的經濟效益。此外，真空電子束焊接還用來焊接汽車驅動輪、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

隨着現代工業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發揮着越來越重要的作用。真空電子束用來焊接密封晶體管已取代釺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後繼續保持在真空密封裝置內，焊縫不得有腐蝕性雜質，電子束焊接正是滿足這種要求的最有效方法。5）、機械基礎件

電子束也用來焊接有特殊要求的機械基礎件，如軸、軸承、齒輪、金屬帶鋸、雙金屬帶等。對於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，即斷裂危險區位於柔韌性載體帶上，這樣，就能使高速鋼齒尖達到最佳硬度，帶鋸能在最佳經濟效益下實現最大負荷。6）、核工業產品

電子束焊接最早應用於核工業產品部件，近些年來，在這一領域得到更充分的發展。如:一種核工業多種用途的真空電子束焊機，在離子推進系統中，它應用於難熔、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.結束語

學習特種焊接後，總體感覺這些焊接方法優於傳統的焊接方法，適應於要求高，難用一般方法焊接的焊件焊接。廣泛的應用於航空航天、石油化工、宇航等領域。由於新材料的不斷出現，科技的不斷髮展，新的焊接方法將不斷的出現，日新月異。

學習特種焊接有感 篇二

學習特種焊接有感

焊接作爲先進製造技術的重要組成部分在國民經濟的發展和國家建設中發揮了重要的作用。焊接技術的優秀成果在航空、核能、船舶、電力、電子、海洋鑽探、高程建築等領域得到廣泛的應用。

隨着科學技術的發展和技術的進步，焊接已經逐漸脫離了單純工藝和技術的層面而走向科學的範疇，並且在與其他科學知識的不斷碰撞和交融中，展現出來旺盛的生命力。新材料的不斷產生、新能源的不斷開發和新結構的不斷涌現，對焊接技術提出了新的挑戰。由此傳統的焊接技術以滿足不了工程的應用，隨着材料和技術的發展，焊接技術也得到了發展。

這學期有幸跟着張老師學習了《特種先進連接方法》，不僅接觸認識了先進的焊接技術，還學到了課本意外做人做事的道理，下面就學習《特種先進連接方法》的一點個人認識簡單地敘述一下，有不對之處還望張老師糾正。

這學期學習的特種焊接包括：激光焊、電子束焊、超塑性焊接和超塑成行/擴散連接、摩擦焊、爆炸焊、微連接技術等。特種先進連接方法簡單地說是由於熱源形式不同於傳統，焊接質量高，焊接設備昂貴的特點才成爲特種焊接！

一、激光焊接（laser beam welding,簡稱LBW）是利用高能量密度的激光束作爲熱源的一種高度精密的焊接方法。激光焊接的基本過程就是使經光學系統聚焦後具有高功率密度的激光束照射到被焊材料表面，利用該材料對光能的吸收來對其進行加熱、熔化，在經過冷卻結晶而形成焊接接頭的一種熔化焊過程。激光焊接技術及激光焊接接頭大致具有以下多方面的優點：

1：焊縫組織多爲極細的樹枝晶，接頭的綜合力學性能優良。○ 2：○激光焊接過程存在着淨化效應，焊縫中有害雜質含量較低，有更好的抗氣孔和抗裂紋能力。

3：焊接線能量小，焊道窄，焊縫深寬比大，熱影響區極窄，工件收縮和變形較小。○4：焊接生產效率高，可進行精確焊接並易於實現生產過程的自動化。○5：較易實現異種材料和非對稱接頭的焊接。○6：可焊到性較好，能夠焊接其他焊接方法難以焊到的位置。○

二、電子束焊（electronic beam welding,簡稱EBW）是一種高功率密度的焊接方法。它利用空間定向告訴運動的電子束，撞擊工件表面後，將部分動能轉化成熱能，使被焊金屬熔化，冷卻凝固後形成焊縫。電子束撞擊工件時，其動能的95%可轉化爲焊接所需的熱能，功率密度可高達106/cm2以上，焦點處的最高溫度高達59000C左右。

電子束焊的分類。按被焊工件所處環境的真空度可分爲：高真空電子束焊、低真空電子束焊、非真空電子束焊。按電子槍固定方式可分爲：動槍式電子束焊、定槍式電子束焊。按電子槍加速高壓的高低可分爲：高壓電子束焊（60~150kv）、中壓電子束焊（40~60kv）、低壓電子束焊（低於40kv）。用電弧焊方法能焊接的金屬，一般都能夠用電子束焊。電子束焊是一種高功率密度的熔焊方法，同其他形式的熔焊方法相比，具有以下優點: 1:加熱的功率密度大。與偶遇電子束的功率密度大，加熱集中，熱效率高，焊縫接頭熱輸○入量小，所以適宜於難熔金屬及熱敏感性強的金屬材料的焊接。2：焊縫深寬比大 ○3：○熔池周圍氣氛純度高。真空電子束焊是在真空中進行的，排除了大氣中有害氣體對熔化金屬的影響，特別適宜喊焊接化學活潑性強、純度高、極易被大氣污染的金屬焊接。4：規範參數調節範圍廣、適應性強。○電子束焊雖有以上諸多優點，但也存在了很多缺點限制了該方法的普遍推廣： 1：電子束焊機結構複雜，控制設備精度高，因此成套設備價格很高。○

2：○電子束焊的焊縫接頭需進行專門設計和製作加工，接頭間隙需嚴格控制，這就使接頭製備的加工費用較高 3：○由於電子束焦點直徑很小，焊縫寬度很窄，因此電子束與工件接縫的對準稍有偏差就可能使焊縫偏離工件接縫造成焊接缺陷。

4:焊接時有X射線產生，屏蔽該射線比較困難，且使整機成本增加。○由以上優缺點可知，從事電子束焊操作的技術人員要求認真、細心。且在這種崗位不宜工作太久的。

三、摩擦焊（friction welding，簡稱FRW）是一種固態熱壓焊，是利用焊件接觸面之間的相對摩擦運動和流動所產生的熱量，使界面及附近區域達到熱塑狀態並在壓力作用下產生適當的宏觀塑性變形而形成接頭。

摩擦焊的分類。根據焊件的相對運動形式分：連續驅動摩擦焊、慣性摩擦焊、相位控制摩擦焊、摩擦堆焊、線性摩擦焊、軌道摩擦焊、徑向摩擦焊、攪拌摩擦焊。按照工藝特點可分爲：普通摩擦焊、低溫摩擦焊、超塑性摩擦焊、氣體保護摩擦焊、感應加熱摩擦焊、導電加熱摩擦焊、封閉摩擦焊、釺層摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三體摩擦焊、水下摩擦焊。傳統的摩擦焊通常是指連續驅動摩擦焊、慣性摩擦焊、相位控制摩擦焊、摩擦堆焊、線性摩擦焊，它們的共同特點是依靠兩個待焊件之間的相對摩擦運動產生熱量。攪拌摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三體摩擦焊、摩擦堆焊等是依靠攪拌頭與待焊件之間的相對摩擦運動產生熱量而實現焊接，通常稱爲新型摩擦焊。

摩擦焊的熱影響區小，不會產生通常熔化焊的焊接缺陷，焊接生產率高，產品質量穩定，成品率高，由此越來越受到製造業的重視。此外摩擦焊還有以下優點：

1：生產成本地。不用填充材料，不用保護氣體，厚件邊緣不用加工破口，不必進行去除氧○化膜，不苛求裝配精度，不需事先打底焊。2接頭質量高 ○3：安全環保。整個焊接過程中無熔化、無輻射、無污染等有害物質。○4：便於機械化、自動化操作。○摩擦焊當然也有不足之處，摩擦焊常見的缺陷有以下四點： 1：○“灰斑”缺陷。“灰斑”是一種焊接缺陷在斷口上的表現形式，它在斷口上一般表現爲暗灰色平斑狀，無金屬光澤，具有明顯的沿焊縫斷裂的特徵，宏觀上表現爲脆性斷裂。2：焊接裂紋。主要出現在焊合區邊緣飛邊缺口部位、焊合區內部、近縫區及飛邊上。○3：未融合。一般產生與焊接接頭的焊合面上，其表面宏觀特徵呈現氧化顏色。○4：淬硬組織。焊接淬火鋼時，摩擦時間短，冷卻速度快會在接頭中形成淬硬組織。另外，○摩擦焊接頭中還會出現焊縫脫碳、過熱組織、脆性合金層等缺陷。

四、爆炸焊 爆炸焊（explosive welding，簡稱EXW）是一種固態焊接，它是以炸藥爲能源，利用炸藥爆炸時產生的衝擊波使兩層或多層同種或異種材料高速傾斜碰撞而焊合在一起的方法。爆炸焊能使物理性能（熔點、熱膨脹特性、硬度等）有明顯差異、用普通焊接方法無法實現焊接的金屬焊合在一起，並且能獲得高強度的焊接接頭。由此爆炸焊的優點有以下幾點：

1:可實現同種材料的焊接，也可實現異種材料的焊接 ○2:可以焊接的尺寸範圍很寬。○3：可以進行雙層、多層的複合板的焊接，也可以用於各種金屬的對接、搭接與點接。○4：爆炸焊工藝比較簡單，不需要複雜的設備，能源豐富，投資少，應用方便。○5：爆炸焊不需要填充金屬，可節省貴重的稀缺金屬。○6焊接表面不需要很複雜的清理。○

鑑於爆炸焊有以上優點，其主要用途有三點

1：改善材料的綜合力學性能和物理/化學性能（如耐腐蝕、耐磨損等性能）○2：作爲特殊功能材料使用（如熱敏雙金屬）○，充分發揮金屬物理性能的複合材料 3：作爲稀貴金屬的代用品，節約稀貴金屬，降低成本。○當然爆炸焊是以炸藥爲能源的，因此爆炸焊具有一定的危險性，爆炸時所產生的噪音和氣浪對周圍環境有一定的影響。爆炸焊大多在野外、露天進行，機械化程度低，勞動條件差。因此應用有限。

五、微連接技術

微連接技術是決定電子信息產品最終質量的關鍵技術，在微電子元器件製造和電子產品組裝中廣泛應用。其具有如下特點： 1：○由於連接接頭的尺寸極其微小，在傳統焊接中被忽視或不起作用的因素卻成爲決定質量和可焊性的關鍵因素。

2：微電子材料、結構及性能的特殊性，要求採用特殊的連接方法。○由於電子行業的不斷飛速發展，我個人感覺微電子技術要求會越來越高，應用也越來越廣泛。

此外還學習了超塑性的焊接。超塑性是指材料在一定的內部條件和外部條件下，呈現出異常低的流變抗力、異常高的流變性能的現象。超塑性焊接是一種新的材料固態焊接方法。材料處於超速狀態時，可以在低應力下實現大德塑性流變，並且具有強烈的激活狀態，非常有利於實現待連接面的密和、破壞及界面兩側原子的互擴散而實現的固態連接，即超塑性固態焊接（superplastic solid-state welding，簡稱SSW）。超塑性焊接還可以與塑性成型同步而同時完成零部件的成形與焊接，所以超塑性焊接具有的明顯的技術優勢，使其具有很好的工業應用前景，已成爲近年來固態焊接非常活躍的領域。

學習特種焊接後，總體感覺這些焊接方法優於傳統的焊接方法，適應於要求高，難用一般方法焊接的焊件焊接。廣泛的應用於航空航天、石油化工、宇航等領域。由於新材料的不斷出現，科技的不斷髮展，新的焊接方法將不斷的出現，日新月異。

在此謝過這學期以來張老師對我們文化課和做人的教導，在以後的路上謹記張老師的教育：做人優於做事。

參考文獻：張柯柯 塗益民 《特種先進連接方法》 哈爾濱工業大學出版社

特種焊接技術 篇三

1、摩擦焊：在軸向壓力與轉矩作用下，利用焊接接觸面之間的相對運動及塑性流動所產生的摩擦熱及塑性變形熱，使被焊接面的金屬達到熱塑化的狀態，通過兩側材料間的相互擴散和動態再結晶實現連結的一種焊接方法

2、激光焊是以聚焦的激光束作爲能源轟擊焊件所產生的熱量進行焊接的方法。

3、電子束焊是高能量密度的焊接方法，它利用空間定向高速運動的電子束，撞擊工件表面後，將部分動能轉化爲熱能，使被焊金屬熔化，冷卻結晶後形成焊縫

4、擴散焊是金屬或非金屬在固態下靠相互擴散完成焊接的方法，這種焊接方法可以精確地控制焊件的尺寸，使焊接件的表面形狀規則

5、冷壓焊是在室溫下進行的，焊件在強大的外界壓力下，工件表面的氧化膜破裂並被塑性流動的金屬擠向焊接件外部，使純金屬緊密接觸，達到原子間結合，最後形成牢固的焊接接頭。分爲搭接和對接冷壓焊

6、熱壓焊是在工件加熱條件下施加壓力，使被焊界面金屬產生塑性變形，形成界面金屬原子間的結合。

7、超聲波焊是利用超聲波的能量進行焊接的一種方法，它是在被焊工件上先施加一定的壓力，然後利用高頻的機械振動，使接觸面之間產生相對摩擦運動，將金屬表面的氧化膜破壞，從而實現焊接的過程。

8、鋁熱劑焊是利用金屬氧化物和鋁（還原劑）之間的氧化還原反應所產生的熱量，進行熔焊金屬母材、填充接頭而完成焊接的一種方法。

1、摩擦焊的優缺點？

優：接頭質量高；適於各類同種或異種材質的連結；生產效率高；焊接尺寸精度高，成本低；設備易於機械化，自動化，操作簡單；節能環保；缺：①旋轉摩擦焊僅適合焊接高強度迴轉體構件，焊接必須依靠旋轉摩擦進行焊接，接頭形式和工件斷面形成受損，對非圓形截面零件、盤狀工件和薄壁管件焊接較困難；受摩擦焊機功率和壓力的限制，旋轉摩擦焊不能焊接斷面較大的工件，目前可焊接工件的最大斷面爲200㎝²；攪拌摩擦焊僅適合輕合金材料的對接和搭接，對於高強度材料如鋼鈦合金以及粉末冶金材料的焊接則較困難②對於盤狀薄零件、薄管件和筒形件，不易於裝夾，較難施焊，因此對工裝夾具要求較高；有時焊接接頭的飛邊是多餘和有害的，要求增加清理工序，增加了成本，此外，摩擦焊機設備相對較爲複雜，焊機的一次性投機較大，只有大批量生產才能降低成本

2、簡述攪拌摩擦焊的原理及其優點？ 原理：利用一個非損耗的攪拌頭旋轉着插入被焊接工件，當攪拌頭的肩部和被焊接工件的表面接觸時，由於攪拌針和攪拌肩與被焊接材料的摩擦生熱，使攪拌針附近的材料熱塑化，熱塑化的金屬在攪拌頭的旋轉摩擦作用下，逐漸由前部向後部轉移，當攪拌頭向前移動時，在攪拌頭軸肩的擠壓，鍛造作用下，形成緻密的固相擴散連結接頭；優：焊接變形小；焊接金屬力學性能好；工作環境好；攪拌頭屬於非消耗性材料；操作簡單；氧化皮可以自動去除；設備結構簡單，易於實現自動焊接和機器人焊接；可用於焊接裂紋敏感性較高的材料。

3、攪拌頭的接頭形式有哪些？特點是什麼？攪拌頭材料如何選擇？

三槽錐形螺紋和錐形螺紋

特點：減小焊接壓力；使塑性流動更加容易；螺紋產生向下的力；增大攪拌針和塑化材料的接觸面積。

選擇：①熱強行：在焊接溫度下，攪拌頭應具有較好的力學性能。②耐磨性：攪拌頭應能夠承受焊接初始壓入階段以及焊接過程中的材料磨損，並且在規定焊接時間內和焊接長度內保持攪拌頭的初始形狀。③耐衝擊性：在室溫或工作溫度下攪拌頭應具有抵抗焊接初始壓入和焊接衝擊的能力。④合適的熱傳導性：攪拌頭的熱傳導能力應該比被焊工件差，否則大量的摩擦熱將通過攪拌頭傳導損失，而不是用於被焊接材料。⑤不存在危險性：攪拌頭作爲一種焊接工具，會經常與操作者接觸，所以不應該有輻射性。⑥易加工性：攪拌頭材料應該容易被加工成複雜形狀

4、摩擦焊接頭的設計原則及接頭形式？ 對於傳統連續驅動摩擦焊，至少有一個是圓形截面②爲了夾持方便，牢固，保證焊接過程不失穩，應儘量避免設計薄管，薄板接頭③一般傾斜接頭應與中心線成30°~45°的斜面④對鍛壓溫度或熱導率相差較大的材料，爲了使兩個零件的鍛壓和頂鍛相對平衡，應調整界面的相對尺寸⑤對大截面接頭，爲了降低摩擦加熱時的轉矩和功率峯值，採用端面側角的辦法可使焊接時接觸面積逐漸增加⑥如果限制飛邊流出，應預留飛邊槽⑦採用中心部位凸起的接頭，可有效地避免中心未焊透⑧摩擦焊應避免滲碳﹑滲氮等⑨爲了防止由於軸向力引起的工作滑退，通常在工件後面設置擋塊⑩工件伸出夾頭外的尺寸要適

當，被焊工件應儘可能有相同的伸出長度 5.爲什麼鋼的激光焊接接頭有良好的韌①焊接功率：所需的功率隨工件的厚度和性、強度和抗裂性？ 硬度的增加而增加 ①激光焊接焊縫細﹑熱影響區窄②從接②振動頻率：焊薄件時宜選取高的諧振頻頭的硬度和顯微組織的分佈來看，激光焊率，功率愈小選擇的頻率愈高，大功率焊有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這表明機一般選擇16到20kHz的較低的諧振頻可能有較大的應力集中出現③激光焊熱率③振幅：超聲波焊機的振幅約在5到影響區的組織主要爲馬氏體，這時由於它25μm的範圍內，隨着材料厚度硬度提高的焊接速度高|﹑熱輸入小④合金鋼激光所需振幅值亦相應增大，但有上限④靜壓焊時，焊縫中的有害雜質元素大大減少，力：其選擇取決於材料厚度、硬度、接頭產生了淨化效應，提高了接頭的韌性 形式和使用的超聲功率⑤焊接時間：隨材6.激光焊接﹑切割時應採取哪些個人防料性質、厚度及其他工藝參數而定。護措施？ 13.鋼軌焊接工藝流程：a準備工作。焊接①激光防護眼鏡②激光防護面罩③激光前將焊接工具、封箱砂、待焊鋼軌準備好。防護手套④激光防護服 仔細檢查鋼軌進行焊前清理，兩段鋼軌接7.激光有哪些危害？ 頭對直。B焊接工作。裝卡砂型、坩堝裝①對眼睛的危害：當眼睛受到過量照射時，料及放置坩堝支架、預熱、點火澆注。c視網膜會燒傷，引起視力下降，甚至會燒整修工作。先推瘤後打磨。D鋼軌焊接質壞色素上皮和鄰近的光感視杆細胞核視量檢測。錐細胞，導致視力喪失②對皮膚的危害：當脈衝激光的能量密度接近幾焦每平方釐米或連續激光的功率密度達到0.5w／㎝²時，皮膚就有可能遭到嚴重的損傷③火災：激光束直接照射或強反射會引起可燃物的燃燒導致火災④電擊：激光焊中還存在着數千伏至萬伏的高壓，存在電擊的危險⑤有害氣體：激光焊時材料受到加熱而蒸發、氣化，產生各種有毒的金屬煙塵，對人體有一定傷害 7.電子束焊的主要工藝參數有哪些、對焊接質量有什麼影響、如何正確選擇焊接工藝參數？ ①加速電壓：在相同的功率、不同的加速電壓下，所得焊縫深度和形狀是不同的。提高加速電壓可增加焊縫的深度。當焊接大厚度並要求得到窄而平行的焊縫或電子槍與焊件的距離較大時可提高加速電壓。②電子束流：與加速電壓一起決定電子束焊的功率。焊環縫時，要控制束流的遞增、遞減；焊接各種不同厚度的材料時，要改變束流；焊接大厚件時，焊接電流需逐漸減小。③聚焦電流：有上焦點、下焦點和表面焦點。焦點位置對焊縫形狀影響很大。當焊件厚度大於10mm時，通常採用下焦點焊，且焦點在焊縫熔深的30%處；當焊件厚度大於50mm時，焦點在焊縫熔深的50~75%之間更合適。④焊接速度：和電子束功率一起決定着焊縫的熔深、焊縫寬度以及被焊材料的熔池行爲。增加焊接速度會，焊縫變窄，熔深減小。⑤工作距離影響電子束的聚焦程度。在不影響電子槍穩定工作的前提下，可以採用儘可能短的工作距離。8.電子束焊安全防護有哪些方面，防護措施是什麼？ 防護高壓電擊的措施：①保證高壓電源和電子槍有足夠的絕緣，耐壓實驗應爲額定電壓的1.5倍②設備外殼應接地良好，採用專用地線，設備外殼用截面積大於12㎜²的粗銅線接地，接地電阻應小於3Ω③更換陰極組件或維修時，應切斷高壓電源，並用接地良好的放電棒接觸準備更換的零件或需要維修的地方，放完電後纔可以操作④電子束焊機應安裝電壓報警或其他電子聯動裝置，以便在出現故障時自動斷電⑤焊工操作時應戴耐高壓的絕緣手套，穿絕緣鞋；X射線的防護：①加速電壓低於60kv的焊機，一般靠焊機外殼的鋼板厚度來防護②加速電壓高壓60kv的焊機，外殼應附加足夠厚度加鉛板加強防護③電子束焊機在高壓電壓下運行，觀察窗應選用鉛玻璃，厚度可按相應的鉛當量選擇 9.擴散焊的中間層有哪些作用、應如何選擇？ 中間層的作用：①改善表面接觸，以降低對待焊接表面製備的要求和降低焊接所需壓力②改善擴散條件，加速擴散過程，以降低加熱溫度和縮短焊接時間③改善冶金反應，避免或將少金屬間形成脆性化合物和不希望存在的共晶組織④避免和減少焊接熱應力或擴散孔洞等缺陷。如何選擇：中間層材料可以是純金屬，也可以是含有能活化擴散的或能降低熔點的元素，而成分與母材相似的合金。中間層的厚度要適當，宜薄不宜厚，一般有1μm到數百微米。10.擴散焊的接頭形式有哪些？爲什麼？ 按被焊材料不同有四種組合：同種材料、同種材料帶中間夾層、不同材料、不同材料帶中間夾層。同類材料組合的擴散焊過程是建立在被焊材料原子自擴散的基礎上的；而不同材料的組合，除自擴散外，還充分利用了某些元素，特別是某些容易擴散元素的異類材料擴散和反應擴散的規模而大大加速擴散過程。如果焊接過程中，中間層發生熔化，就變成過渡液相擴散焊，從而又大大加速了擴散焊接過程。10.對中間層材料的性能有何要求？ ①材料塑性好，易變形②含有容易向基體擴散的或能降低中間層熔點的元素，如硼、鈹硅等③不與母材金屬產生不良的冶金反應，如不產生脆性化合物層或對性能產生不良影響的共晶組織④不會在接頭上引起電化學腐蝕 11.超聲波焊接的接頭必須是搭接接頭，焊縫的形狀分：點焊、縫焊、環焊和線焊 12.超聲波焊接的工藝參數、如何選擇？