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1、2023/10/26,杨建国,1,焊接方法与设备 其他焊接方法,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,3,第一节 电渣焊,2023/10/26,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。,2023/10/26,杨建国,5,第一节 电渣焊-原理及分类,2023/10/26,杨建国,6,第一节 电渣焊-原理及分类,2023/10/26,杨建国,7,第一节 电渣焊-原理及分类,2023/10/26,杨建国,8,第二节 螺柱焊,2023/10/26,杨建国,
2、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,2023/10/26,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,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,12,第二节 螺柱焊-特点及分类,2023/10/26,杨建国,13,第二节 螺柱焊-特点及分类,2023/10/26,杨建国,14,第二节 螺柱焊-特点及分
3、类,2023/10/26,杨建国,15,第二节 螺柱焊-特点及分类,2023/10/26,杨建国,16,第二节 螺柱焊-特点及分类,2023/10/26,杨建国,17,第三节 高能束焊接,2023/10/26,杨建国,18,第三节 高能束焊接-电子束焊,2023/10/26,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,2023/10/26,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,2023/10/26
4、,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,2023/10/26,杨建国,22,第三节 高能束焊接-激光焊,2023/10/26,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,2023/10/26,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
5、方向,2023/10/26,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4.710-3nm。激光的单色性比一般光要高出106107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；CO2：10.6m CO：5.4m YAG：1.06m 准分子：0.24m；,2023/10/26,杨建国,26,2、方向性好、
6、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10-310-5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。,2023/10/26,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
7、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。,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,29,远距离焊接系统原理,2023/10/26,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。,2023/10/26,杨建
8、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）,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,33,第三节 高能束焊接-激光焊,2023/10/26,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。,2023/10/26,杨建国,35,YAG激光的产生,根据工作
9、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：1.06m，四能级；钕玻璃：激活离子：Nd，波长:1.06m，四能级 脉冲宽度：100500ns，频率：几百62kHz。,2023/10/26,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710mm。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50800W。,2023/10/26,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
10、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,2023/10/26,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,2023/10/26,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,2023/10/26,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
11、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,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,42,第四节 摩擦焊,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,44,第四节 摩擦焊,原理
12、机械能转化为热能塑性变形顶锻保持扩散再结晶,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,46,第四节 摩擦焊,2023/10/26,杨建国,47,第四节 摩擦焊,2023/10/26,杨建国,48,第四节 摩擦焊,2023/10/26,杨建国,49,第四节 摩擦焊,2023/10/26,杨建国,50,第五节 高频焊,2023/10/26,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
13、加顶锻力，使金属结合的一种方法。,2023/10/26,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）,2023/10/26,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,2023/10/26,杨建国,54,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,55,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,56,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,57,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,58,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,59,第五节 高频焊,2023/10/26,杨建国,60,第五节 高频焊,
