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2019/7/17,杨建国,1,焊接方法与设备 其他焊接方法,2019/7/17,杨建国,2,第十章 其他焊接方法,电渣焊 螺栓焊 电子束焊 激光焊接 摩擦焊接 高频焊接,2019/7/17,杨建国,3,第一节 电渣焊,2019/7/17,杨建国,4,第一节 电渣焊-------------原理及分类,定义：利用电流通过液态熔渣产生的电阻热进行焊接的方法。,2019/7/17,杨建国,5,第一节 电渣焊-------------原理及分类,2019/7/17,杨建国,6,第一节 电渣焊-------------原理及分类,2019/7/17,杨建国,7,第一节 电渣焊-------------原理及分类,2019/7/17,杨建国,8,第二节 螺柱焊,2019/7/17,杨建国,9,第二节 螺柱焊-------------定义及原理,将螺柱的一端与板件表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定的压力完成焊接的方法称为螺柱焊。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,螺栓,,板,,接触面,,电弧,,,熔化区,力,力,,,2019/7/17,杨建国,10,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,焊接时间短（<1s） 熔深浅 节省材料 设备简单 全位置焊接 冷却速度快，影响接头延性,2019/7/17,杨建国,11,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,电弧螺柱焊 电容储能螺柱焊 短周期螺柱焊,2019/7/17,杨建国,12,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,2019/7/17,杨建国,13,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,2019/7/17,杨建国,14,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,2019/7/17,杨建国,15,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,2019/7/17,杨建国,16,第二节 螺柱焊-------------特点及分类,2019/7/17,杨建国,17,第三节 高能束焊接,2019/7/17,杨建国,18,第三节 高能束焊接-------------电子束焊,2019/7/17,杨建国,19,第三节 高能束焊接-------------电子束焊,电子束 极高的功率密度（加速电压：30-150kV,焦点直径小） 精确、快速的可控性,2019/7/17,杨建国,20,第三节 高能束焊接-------------电子束焊,焊接方法的优点： 深宽比大 速度快、热影响区小、变形小 焊缝质量高（真空作用） 适应性强（材料，板厚） 可达性好 可控性好,2019/7/17,杨建国,21,第三节 高能束焊接-------------电子束焊,焊接方法的缺点 设备贵 装配严格 真空室限制 电磁干扰 射线,2019/7/17,杨建国,22,第三节 高能束焊接-------------激光焊,2019/7/17,杨建国,23,一、激光焊接原理,热导焊接 深熔焊接 热导焊焊缝 深熔焊焊缝,激光焊接原理及应用,2019/7/17,杨建国,24,二、激光深熔焊的几何特征、熔池流动、小孔对光吸收,激光深熔焊几何特征 1 激光束 2 焊接熔池 3 小孔 4 焊缝宽度 5 熔池深度,激光深熔焊腔内液体金属的流动 1 激光束 2 小孔后部流动区 3 小孔内流动区,小孔内激光的吸收过程 1 激光束 2 等离子体 3 熔池后部熔化区 4 焊件运动方向,2019/7/17,杨建国,25,激光束基本特性,,单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。 1、单色性 激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。 He-Ne激光器产生的632.8nm谱线，线宽只有10-9nm。 普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯(Kr86)，其谱线宽度为4.7×10-3nm。 激光的单色性比一般光要高出106～107倍以上 .,自然光由波场范围较宽的光构成，激光的谱线展宽极小，具有很好的单色性。 单色性决定物质对激光能量的吸收和精细聚焦的可能性； CO2：10.6μm CO： 5.4μm YAG：1.06μm 准分子：0.24μm；,2019/7/17,杨建国,26,2、方向性好、亮度高 从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性。 激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于10-3~10-5弧度。 激光通过直径为D的孔径时，由于衍射会产生一定发散：,,,激光的方向性带来两个结果： 光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。 一个具有10mW功率的He-Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。,2019/7/17,杨建国,27,3、相干性好 以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再 使两束光重 合便产生明暗相间的条纹，这就是 光的干涉。 自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。 激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。,,,2019/7/17,杨建国,28,第三节 高能束焊接-------------激光焊,优点 能量集中、热影响区小、应力变形小 深宽比大 适应性强 可达性好、易传输 不受电磁干扰 不用真空室、无射线,杨建国,29,远距离焊接系统原理,,2019/7/17,杨建国,30,激光焊接的主要问题： 设备贵 反射问题 组装定位 合金元素的挥发 焊接过程中一些高挥发性的合金元素(如硫和磷)从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且有很可能产生咬边。 冷却速度非常快 材料的含碳量成为一个非常重要的影响参数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。,2019/7/17,杨建国,31,第三节 高能束焊接-------------激光焊,原理 自由辐射 受激吸收 受激辐射 条件 粒子集居数反转（粒子数反转）,2019/7/17,杨建国,32,第三节 高能束焊接-------------激光焊,激光的形成过程 工作物质  激励、受激辐射  自激振荡增益   外界能量注入（泵浦） 光学谐振腔,2019/7/17,杨建国,33,第三节 高能束焊接-------------激光焊,2019/7/17,杨建国,34,CO2激光的产生,1. 激光束 2. 切向排风机3. 气流方向 4. 热交换器5. 后镜 6. 折叠镜7. 高频电极8. 输出镜9. 输出窗口,CO2激光器系统,一般气流的流动速度较慢,将热量从放电腔中带走。,2019/7/17,杨建国,35,YAG激光的产生,根据工作物质分类： 红宝石：激活离子Cr3+，波长：694.3nm，三能级； Nd:YAG：激活离子：Nd，波长：1.06m，四能级； 钕玻璃： 激活离子：Nd，波长:1.06m，四能级 脉冲宽度：100~500ns，频率：几百~62kHz。,2019/7/17,杨建国,36,YAG激光的产生,灯泵浦Nd:YAG激光器,大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是长150mm，直径7~10mm。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒Nd:YAG激光器的功率范围约为50~800W。,2019/7/17,杨建国,37,灯泵浦Nd:YAG体激光器,,将几个Nd:YAG棒串联起来可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。 目前的Nd:YAG激光器系统多达8个腔。输出4kW功率。,,,1kW的脉冲Nd:YAG激光器,YAG激光的产生,2019/7/17,杨建国,38,,,激光－TIG复合,旁轴激光与TIG复合,双束激光与TIG同轴复合 多电极TIG与激光同轴复合,2019/7/17,杨建国,39,,,激光－MIG复合,利用填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能。 对间隙、错边、对中的适应性更好，可焊接厚板。 适合焊接铝合金、镁合金、铜合金材料,2019/7/17,杨建国,40,,,激光－等离子弧复合,加热区更窄，对外界敏感更小，引燃性好。 密度更大，弧长更长。 可旁轴复合，也可同轴复合。 适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。,环状电极同轴复合,,空心电极同轴复合,2019/7/17,杨建国,41,,,激光－双电弧复合,能量输入比普通激光－MIG复合减少，熔深增大。 焊接速度更高，焊接过程更稳定。 相互之间位置的排布非常重要。 尤其适合焊接厚板。,,,激光－双MIG复合,2019/7/17,杨建国,42,第四节 摩擦焊,2019/7/17,杨建国,43,第四节 摩擦焊,定义：在压力作用下，通过待焊界面的摩擦界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性变形和流动，通过界面的扩散及再结晶而实现焊接的固态焊接方法,2019/7/17,杨建国,44,第四节 摩擦焊,原理 机械能转化为热能 塑性变形 顶锻保持 扩散再结晶,2019/7/17,杨建国,45,第四节 摩擦焊,优点 质量好 异种金属焊接 效率高、质量稳定 节电、干净、设备操作简单 缺点 设备贵 非圆构件、薄件,2019/7/17,杨建国,46,第四节 摩擦焊,2019/7/17,杨建国,47,第四节 摩擦焊,2019/7/17,杨建国,48,第四节 摩擦焊,2019/7/17,杨建国,49,第四节 摩擦焊,2019/7/17,杨建国,50,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,51,第五节 高频焊,定义：利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源，使该表面达到熔化或者塑性状态，同时施加或者不施加顶锻力，使金属结合的一种方法。,2019/7/17,杨建国,52,第五节 高频焊,集肤效应（控制电流密度） （现象、频率、电阻率、磁导率） 邻近效应（控制位置、路径）,2019/7/17,杨建国,53,第五节 高频焊,高频焊特点 速度高、无跳焊现象 热影响区小 清理要求低 高频对设备人体危害 振荡器件寿命短,2019/7/17,杨建国,54,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,55,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,56,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,57,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,58,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,59,第五节 高频焊,2019/7/17,杨建国,60,第五节 高频焊,