機械焊接技術分析

黃喚

摘 要：隨著我國經濟和科技的快速發展，逐漸完善了焊接技術，在機械加工行業領域中越來越廣泛的應用各種焊接技術。焊接技術對機械設備的制造、安裝和檢修等各個環節都有著非常重要的作用。設備在靜載和動載條件下運轉狀態以及使用的周期、成本、安全生產和經濟效益等問題都是由機械構件焊接質量的好壞直接決定的，由此可見在工業領域中焊接技術的重要性。所以本文主要對機械焊接技術進行了具體的研究和分析。

關鍵詞：機械焊接技術；電子束焊接技術；超聲波焊接技術

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）08-0181-02

Abstract：Along with the development of our country's economy and technoloty， the welding technology has been perfected gradually and widely used in the machinery processing industry. Welding technology plays a very important role in the manufacture， installation and maintenance of mechanical equipment. The equipment state under static and dynamic conditions，and the use of the cycle， cost， safety and economic benefit are all directly determined by welding quality of mechanical components，that shows the importance the welding technology in the field of industry. In this paper， the mechanical welding technology is studied and analyzed concretely.

Key Words：Mechanical welding technology； Electron beam welding technology； Ultrasonic welding technology

我國經濟和科技的快速發展加快了我國機械行業的發展速度，提高了我國機械制造技術的水平。在制造機械的過程中，機械制造的質量是由焊接技術的好壞直接決定 [1]。

1電子束焊接技術

1.1電子束焊技術的特點

德國是最先應用電子焊接技術的國家，之后進一步發展和推廣這一技術，使其不斷成熟。與傳統的焊接工藝相比，其具有很高的能量密度，較小的熱變形、能夠精確控制電子束焊接參數、具有很高的焊接速度以及可以在真空中進行焊接等，這些都是電子束焊接技術具有的特點，因此其具有越來越廣泛的應用。

1.2工作原理

用電子槍中聚集的高速電子束轟擊工件的接縫處，在實際的轟擊過程中，會轉變機械能，也就是動能轉換為熱能的過程，這樣焊接過程中需要的熱能就會產生出來，通過對這些熱能進行利用，可以將焊接工作順利的完成。

1.3應用

在精密元器件和電子儀表的生產中廣泛的應用這一技術，其不但具有很高的焊接水平，同時具有很快的焊接速度等優勢，從而可以將封裝焊接、加熱焊接等難題有效的解決。在生物醫藥行業中也可以使用電子束焊接技術，從而為焊接點清潔度的要求提供保障。

2激光焊接技術

1.1特點

激光加工技術中重要的部分之一主要是激光環節技術，其是一種高能束的熱傳導技術。與傳統焊接方法相比，其主要有以下幾方面的特點：（1）具有集中的熱源，對激光焊接具有很小的熱影響區，對于非常精密的零部件也可以焊接，從而降低被焊接工件的收縮和變形。（2）焊縫表面具有很好的質量，很高的強度，同時與其它焊接工藝相比，其具有更快的焊接速度。（3）可以靈活的控制激光束，在任何地方都可以利用光學鏡片進行聚焦。（4）對異種合金的焊接相比，其更加容易焊接，甚至可以焊接金屬與非金屬。

1.2工作原理

激光焊接技術主要是將周圍的熱量利用拋物鏡或者凸透鏡匯集起來，這時高溫度的熱源就是激光[2]。在工件接縫的表面對其進行直接使用，可以達到焊接的目的。由于不同的工件，所以其會使用不同的激光焊接技術，一般傳導焊接和小孔焊接是經常使用的兩種激光焊接方式。

1.3應用

在航天航空工藝中，激光焊接技術主要的作用是修復損壞的工件；在汽車制造領域中，激光焊接技術主要的作用是制造散熱器和傳動軸等零部件。在船舶制造業中，激光焊接技術的主要作用是處理焊接過程中的變形和翹曲狀況，同時可以節省工作時間，而且將工作效率大大提高；在生物醫學中領域的牙科中主要使用這一技術，其具有很好的應用效果；在電子工業領域中，主要將這一技術使用在半導體和集成電路設備的封裝中，而在研發真空的器件時，其發揮的作用也是非常重要的。

3攪拌摩擦焊接技術

3.1特點

相對于普通摩擦焊接技術和熔焊技術來說，攪拌摩擦焊接技術主要有以下幾個特點：（1）不容易熔化被焊材料，將因金屬熔化帶來的復雜冶金化學反應問題大大減少和消除，同時對于具有很大差異性的金屬材料和異種金屬也可以進行焊接。（2）可以在同一臺設備上同時焊接金屬和非金屬。（3）攪拌摩擦焊接接頭所具有的一個特性是細化的鍛造組織，在實際的熔焊過程中，氣孔、裂紋和元素燒損等冶金缺陷不會出現。（4）具有很低的焊接溫度，焊縫之間具有很小的凸起和變形。（5）投資設備的成本比較低、具有很低的焊接耗能、簡化的焊接過程，從而可以將運行費用和投資費用大大減少。（6）在焊接過程中，煙霧、粉塵、噪聲和各種輻射不會產生，因此其具有綠色環保性和較高的性價比。

3.2工作原理

隨著科學技術的斷發展，普通摩擦焊接技術逐漸演化成攪拌摩擦焊接技術，其對材料摩擦受熱形變和機械作用力的特點進行了充分的應用。在實際的焊接過程中，在被焊工件的待焊部位慢慢的插入旋轉著的攪拌頭，其中摩擦熱的現象主要是通過攪拌頭和被焊材料之間的摩擦阻力形成的[3]。材料在摩擦熱的作用下逐漸產生軟化和塑形變形的現象，同時將形變能釋放出來。沿著焊接坡口的縫隙逐漸向前移動攪拌頭，從攪拌頭的前部向后部逐漸轉移熱塑化的材料，這樣就會在攪拌頭軸肩的壓力下，使工件之間永久性連接的目的得以實現。

3.3應用

（1）在航空航天工業中的應用，攪拌摩擦焊接技術的接頭強度和焊接質量可以為火箭的成功發射提供保障；在結構件的制造過程中應用這一技術可以縮短制造工期，節省制造的成本。如在飛機蒙皮、加強件之間的連接、飛機壁板和壁板的連接以及外掛燃料箱中都對這一技術進行了廣泛的應用。（2）在核能技術領域中，攪拌摩擦焊接技術主要應用在擠壓和軋制板之間。（3）在交通制造業中，主要在高速列車、地鐵車廂、汽車發動機引擎、逃生工具、成體框架以及車門預成形結構件中應用攪拌摩擦焊接技術。（4）在船舶和海洋工業中，攪拌摩擦焊接技術應用到快艇和游艇的甲板、船用冷凍器、防水隔板等這些部件中。

4等離子弧焊接技術

4.1特點

等離子電弧的能量密度、溫度和剛直性比較高，相對于一般的電焊弧技術相比，其具有以下幾個特點：（1）具有很強的熔透能力，可以一次想將8-10mm厚的不銹鋼板在不開坡口和不加填充焊絲的情況下焊透。（2）焊縫質量對弧長沒有敏感的變化，造成這種現象的主要原因是電弧的形態與圓柱形相似，而且具有很好的挺值度，弧長變化對加熱斑點面積具有很小的影響，從而使均勻的焊縫形狀容易獲得。（3）等離子電弧具有很高的電離度，而且在具有較低電流的同時仍然保持穩定，因此對于微型精密零件也可以焊接。

4.2工作原理

準確的來說等離子弧焊接技術應該是壓縮電弧焊接技術，其主要是最大程度壓縮焊炬的整個電弧，加快其中等離子的效應，之后電弧就逐漸形成了一個強大的留熱源，其具有穩定性和單向性，當其溫度達到一定的臨界點時，即16000k-33000k，就可以直接焊接金屬。一般轉移型和非轉移性是企業最為常用的等離子弧焊接技術。

4.3應用

等離子弧焊焊接技術可以應用于不銹鋼、鋁和鋁合金、蒙乃爾合金以及鈦和鈦合金中等烏極氬弧焊焊接。而且在航天、航空、核能、電子業和造船業等各個領域也廣泛應用這種焊接技術。

5超聲波焊接技術

5.1特點

（1）節能環保；（2）不需要裝備散煙散熱的通風裝置；（3）具有很低的成本和很高的工作效率；（4）自動化生產比較容易實現；（5）具有很高的焊接強度，焊接的牢固性比較好；（6）焊點比較美觀，可以使無縫焊接的目的得以實現，而且具有很好的氣密性。

5.2工作原理

在超聲波焊接的過程中，發生器會將20KHz或15KHz具有高壓性和高頻性的信號發射出來，利用能量轉換系統，將這種信號轉化為一種具有高頻性的機械振動，從而在塑料品的工件中可以進行廣泛的使用。接口溫度的升高主要是利用摩擦力來實現的，當溫度與工件的熔點相符合時，工件就會自動熔化，從而對接口處的縫隙進行填充，在冷卻定型以后，順利的完成整個焊接工藝。

5.3應用

由于超聲波焊接技術自身具有的特性，其一般廣泛的應用在塑料品的加工行業中，但是卻很少應用于機械類的加工工業中。

6電渣焊接技術

6.1特點

電渣焊技術的焊接主要是利用電阻熱來完成的，其可以將很厚的工件在其沒有開坡口的情況下一次性焊接完成，而且氣孔和夾渣等問題不容易產生，在焊縫金屬化學成分的調整過程中具有重要的作用，同時可以將焊縫金屬中的有害雜質降低，所以這一技術具有優質性和高效性。

6.2工作原理

這一焊接技術中的熱源主要是電熱阻，通過對熱源進行應用，將金屬和木材進行熔化，之后進行冷卻和凝固，從而使各個金屬原子之間的連接得以完成。其中熔嘴、非熔嘴電渣焊技術、板極電渣焊技術以及絲級電渣焊技術是經常使用的電渣焊技術。

6.3應用

鐵路各個站點的焊接、鼓風爐殼等厚壁容器的焊接等，這些具有特殊性的地方或者行業會廣泛的應用電渣焊技術。

7結論

由此可見，工程機械制造中的重要技術之一主要是焊接技術，從被發現以后，許多最新學科的發展都對其具有一定的影響和指導作用，而且在新材料和新技術的應用過程中，使焊接的新工藝也在不斷的增加，而且逐漸從手工焊過渡到自動焊和智能化。隨著不斷研究和應用自動化焊接技術以及新焊接工藝技術，工程機械產業的制造水平將會進一步提高和發展。

參考文獻

[1]夏得昌，劉立功，秦優培.工程機械焊接專機的應用現狀和發展趨勢[J].金屬加工（熱加工），2011（05），22：18-20.

[2]陳曉偉，戴漢政，陳增江，曲曉龍，王加慶，張勇.起重機械焊接工藝評定相關標準對比分析與應用[J].起重運輸機械，2015（09），12：6-11.

[3]張德芬，宋天民，陳孝文，張國福，尹成江，管建軍.機械振動焊接對殘余應力的影響及機理分析[J].撫順石油學院學報，2001（12），01：53-56+63.