機械焊接技術研究

宋晉軍

長治清華機械廠， 山西長治 046000

21 世紀以來，科技作為生產力的主要推動者，其影響漸漸波及至機械制造業中。從而催生出眾多機械制造工藝，在這些工藝中，焊接技術的發展最為明顯。

1 機械焊接

焊接是一種金屬加工工藝，它被廣泛應用于航空航天、機械制造、汽車制造等現代工業生產中。近年來，隨著科技的進步，新型焊接技術也不斷發展和提高。

2 機械焊接技術

2.1 電子束焊接

電子束焊接首先應用在德國，之后逐漸發展成熟。較之傳統的焊接工藝，它的能量密度更高，并且熱變形較小，應用的范圍也較為廣泛。

電子束焊接的工作原理是：用電子槍中聚集的告訴電子束對工件的接縫處進行轟擊，在轟擊的過程中，會發生機械能的轉變，即動能轉化為熱能。這樣就產生了焊接所需要的熱源，利用這些熱能，完成焊接工作。

以前，電子束焊接主要被應用于國防、軍工工業中。近些年來，這種焊接技術開始在民用工業中推廣使用。比如汽車工業的齒輪、發電站的鍋爐等。

2.2 激光焊接技術

激光焊接技術是激光加工技術中的重要部分，它是一種高能束的熱傳導性技術。與傳統的焊接工藝相比，激光焊接技術更加快捷方便，同時焊接的質量和穩定性更高，工件產生變形的可能也小，因此被大量投入工業生產。

激光焊接技術主要是利用拋物鏡或者凸透鏡匯集周圍的熱量，這時的激光就是一個高溫度的熱源，將其應用于工件接縫的表面，能夠起到焊接的作用。根據工件的不同，激光焊接的方式也有所不同，常用的激光焊接方式是傳導焊接和小孔焊接兩種。

在航天航空工業中，經常會利用激光焊接技術來進行工件的修復；在汽車制造領域，激光焊接技術被廣泛應用于散熱器、傳動軸等零部件的制造中。隨著激光加工技術的不斷發展，激光焊接技術的應用領域必然還會擴大。

2.3 攪拌摩擦焊接技術

攪拌摩擦焊接技術，顧名思義就是利用摩擦力產生的熱量進行焊接，這就決定了它的使用范圍，即低熔點的金屬焊接。這種焊接技術的自動化水平更高，接頭的質量和穩定性更好，并且節能低碳。

在進行攪拌摩擦焊接過程中，會將一個攪拌針插進焊縫中，利用摩擦力對金屬進行加熱，讓其呈現一種塑性狀態，同時金屬會形成旋轉的空洞，隨著攪拌針的不斷前移，旋轉空洞和塑形金屬各自向相反的方向移動，金屬在冷卻之后，焊接的縫隙密度會更高。

攪拌焊接技術主要用于造船業、航空航天業、建筑業、交通工具等領域。在造船業中，它主要被用來焊接甲板上、船頭上的部件；在航空航天業中，飛機的機身、油箱都會用到它；而交通工具領域，火車、高速列車等的車身、交換器等都要用攪拌摩擦焊旱季技術。

2.4 電渣焊接技術

電渣焊接技術是一種利用電阻熱進行焊接的技術。它能夠一次性焊接鋼材、鐵基金屬等質地較厚的工件，同時生產成本也較低，焊接質量較高。

電渣焊接技術依據的原理是：把電熱組作為一種熱源，用來熔化金屬和木材，之后冷卻凝固，使各金屬原子之間相互連接。常用的電渣焊技術主要有熔嘴、非熔嘴電渣焊技術，絲極電渣焊技術，板級電渣焊技術等。

電渣焊技術主要被應用于一些特殊的地方或行業，比如鐵路各個站點的焊接；鼓風爐殼等厚壁容器的焊接等等。

2.5 等離子弧焊接技術

等離子弧焊接技術是一種基于等離子弧切割工業的新型焊接技術。它是一種較為及其精密的焊接技術。

等離子弧焊接技術準確地說應該是“壓縮電弧焊接”，它是焊炬將整個電弧進行最大限度的壓縮，促使其中的等離子效應加劇，之后電弧就變成了一個具有穩定性、單向性的強大射流熱源，溫度高達16000K～33000K，然后可以直接進行金屬的焊接。通常企業較為常用的等離子弧主要是轉移型的和非轉移型兩種。

2.6 超聲波焊接技術

超聲波焊接技術主要是進行熱塑性塑料制品焊接的高科技技術，這種技術焊接出來的塑料制品檔次和質地較高，同時生產的成本和效率也就高。

在超聲波進行焊接的過程中，發生器會釋放出20KHz 或者15KHz 具有高壓性、高頻性的信號，通過能量轉換系統，可以將這種信號轉化為一種高頻的機械振動，用于塑料品的工件中。然后通過摩擦力是接口的溫度升高，當溫度達到工件的熔點時，工件會自動融化來填充接口處的縫隙。冷卻定型以后，整個焊接工藝就順利完成。

超聲波焊接技術因為其本身的特性，所以在塑料品加工行業中應用較為廣泛，而在機械類加工工業中，應用較少。

2.7 爆炸焊接技術

自1944 年Carl 提出爆炸焊接技術之后，美國、日本、德國等先后對其進行了研究。時至今日，這項技術已經日趨成熟。

爆炸焊接技術熱源的主要來源是炸藥爆炸時，產生的強大能量。這種能量能夠是金屬物質熔化變形，之后重新進行各個原子之間的組合，冷卻之后增加焊接的穩定性。它是一門危險性較高、科技和人員要求也較高的焊接技術。

爆炸焊接技術由于在焊接的過程中，需要大量炸藥做引，故而存在著安全隱患。一般的民用企業因為資金或者技術的缺乏，安全措施不足，通常不會采用這種技術。所以爆炸焊接技術主要應用于國防工業（化工、石油、造船、航空航天）和軍工工業（軍事、核工業）等。

2.8 機器人焊接技術

機器人技術其實是在焊接自動化的基礎上發展而來的。在20 世紀末期，首次被應用于焊接技術領域。近年來，隨著市場經濟的發展，各企業訂單量和交易量的不斷增加，生產線不斷擴大，機器焊接技術已經成為自動化焊接領域的主要發展趨勢。

機器人焊接技術是一種容機械制造、計算機編程、物理力學等為一體的綜合性學科。要使用這種技術，首先要制造符合標準的機器人，通過計算機編程將各種參數計算后安裝至機器人的“大腦”中。這一系列工作完成之后，機器人可以根據工作指令來進行焊接。

機器人焊接技術的發展至今還不太成熟，故而各種行業的使用都比較少。

作為加工制造行業中的關鍵技術，焊接技術和工藝的不斷創新，不僅能夠促進其自身的發展，也能夠促進整個機械制造行業的發展壯大。

[1]曹傳民.焊接新技術及其發展趨勢[J].機械管理開發，2012(4).

[2]胡福志.淺談焊接新技術及其應用[J].科技風，2011(7)：50.