焊接前沿技術(shù)

姜峰

【摘??要】現(xiàn)在我國(guó)生產(chǎn)制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的焊接前沿技術(shù)主要包括攪拌摩擦焊、激光焊以及電子束焊等，而且這些新型焊接技術(shù)以在核工業(yè)、汽車、航天等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用為主。近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級(jí)以及技術(shù)進(jìn)步，這些焊接前沿技術(shù)勢(shì)必會(huì)在普通工業(yè)行業(yè)中的到廣泛推廣和應(yīng)用。但是因?yàn)檫@些高新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成本較高，因此，就要求這些技術(shù)能夠具備較強(qiáng)的信息化和集成化能力，以達(dá)到節(jié)約人工成本，降低企業(yè)總投資的目的。如此可以對(duì)焊接先進(jìn)技術(shù)的使用空間進(jìn)行有效拓展，為其日后在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用提供便利，且可以降低制造成本，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

【關(guān)鍵詞】焊接技術(shù);前言技術(shù);攪拌摩擦焊;激光焊;電子束焊

焊接技術(shù)的應(yīng)用的有效性是通過(guò)加壓、加熱或者兩者并用的方式實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)同種材料或異種材料的不同工件之間的連接。焊接技術(shù)不僅可以用于金屬材料的連接，還可以用在塑料、陶瓷等非金屬材料的連接中。當(dāng)前國(guó)際制造業(yè)中所應(yīng)用的焊接工藝有數(shù)十種之多，可以按照焊縫的成型機(jī)理，將焊接工藝分成釬焊、壓焊、熔化焊三大類[1]。其中，焊接前沿技術(shù)主要在智能化、自動(dòng)化、特殊結(jié)構(gòu)和難焊材料等方面有突出表現(xiàn)。

一、焊接前沿技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

（一）汽車制造領(lǐng)域

在汽車制造業(yè)中焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，而當(dāng)前屬于焊接前言技術(shù)之一的電子束焊技術(shù)主要應(yīng)用在汽車汽缸、行星齒輪框架、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器渦輪以及后轎等部件的焊接處理中。在焊接過(guò)程中可以冷作硬化或者熱處理強(qiáng)化的材料，在接頭部位的力學(xué)性能不發(fā)生變化。同時(shí)，電子束焊技術(shù)可以用于靠近熱敏元件的焊件、需要保持真空度的密封件以及精密度高且形狀復(fù)雜的零部件焊接中，而且也可以應(yīng)用于同時(shí)進(jìn)行兩層或兩層以上焊件的連接處理中，這種多層焊件中，每層間隔長(zhǎng)度可以為幾十毫米。

在汽車制造業(yè)中，激光焊技術(shù)主要應(yīng)用于零部件焊接、框架結(jié)構(gòu)以及車身拼焊中[2]。拼焊就是在對(duì)車身進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的時(shí)候，結(jié)合車身性能要求的不同以及設(shè)計(jì)要求的差異，所選擇的鋼板規(guī)格是不同的，在此過(guò)程中使用激光裁剪和拼裝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車身某一部位的制造。激光拼焊技術(shù)的應(yīng)用汽車制造中具有許多優(yōu)勢(shì)，如減少電焊數(shù)量、減少模具數(shù)量、減少零件數(shù)量等，同時(shí)可以減少零件重量，并對(duì)材料用量進(jìn)行優(yōu)化，減少生產(chǎn)成本，而且能夠提高汽車制造精度和車體剛度。零部件焊接采用激光焊技術(shù)，不僅焊接速度快，而且無(wú)焊接變形問(wèn)題發(fā)生，可以免除焊后熱處理步驟，提高生產(chǎn)效率，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在汽車保險(xiǎn)杠、車閘以及變速器齒輪生產(chǎn)制造中得到廣泛應(yīng)用[3]。

現(xiàn)在，攪拌摩擦焊已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車輪轂、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)引擎、汽車液壓成型管附件、汽車地方車身支架等等制作焊接工作中。

（二）在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)在，這幾項(xiàng)焊接前言技術(shù)在各國(guó)航空航天、飛機(jī)制造等領(lǐng)域的應(yīng)用都比較廣泛。特別是在飛機(jī)制造領(lǐng)域中，先進(jìn)焊接技術(shù)作為未來(lái)飛機(jī)制作的重要連接手段，必將代替鉚接技術(shù)成為主要發(fā)展趨勢(shì)。首先在航空航天制造材料的革新方面，環(huán)境相容性高、復(fù)合化、多功能、高性能的材料必將成為航空材料的發(fā)展趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，對(duì)航空航天器材等使用要求也將越來(lái)越高，航空設(shè)備主體以及發(fā)動(dòng)機(jī)材料經(jīng)過(guò)不斷革新和發(fā)展，已經(jīng)步入復(fù)合材料應(yīng)用階段。因此，航空航天制造中應(yīng)用的焊接技術(shù)也呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)所有零部件中焊接結(jié)構(gòu)件所占比例在50%以上，在發(fā)動(dòng)機(jī)制造總工作量中，焊接工作已經(jīng)達(dá)到10%左右[4]。

在航空航天制造業(yè)中，尤其是在飛行器結(jié)構(gòu)和武器裝備制造過(guò)程中激光焊技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，如航空渦輪發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)葉片的修復(fù)、飛機(jī)機(jī)身附件的裝配、蒙皮與長(zhǎng)衍的焊接等等，且激光焊技術(shù)有逐漸取代鉚接技術(shù)的趨勢(shì)。

電子束焊技術(shù)作為精密焊接工藝的一種，在航空航天工業(yè)以及其他工業(yè)的零部件加工中應(yīng)用范圍較廣，如飛機(jī)腹鰭、飛機(jī)起落架、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部件等焊接中。目前，這項(xiàng)焊接技術(shù)已經(jīng)成為大型飛機(jī)制作企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，是對(duì)飛機(jī)制造水平進(jìn)行衡量的標(biāo)尺，也是飛機(jī)主、次承力結(jié)構(gòu)在制作過(guò)程中必選技術(shù)之一。

在航空航天制造業(yè)中攪拌摩擦焊的應(yīng)用主要包括以下幾方面：熔焊接構(gòu)件的修理、飛機(jī)油箱、尾翼、機(jī)翼等部件的焊接。

從上述內(nèi)容中可以看出，在航空航天制造業(yè)中新焊接技術(shù)、新材料的應(yīng)將成為日后主流發(fā)展趨勢(shì)。

二、焊接前沿技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）集成化

當(dāng)前國(guó)際制作業(yè)中所應(yīng)用的焊接前沿技術(shù)一般都具備獨(dú)立運(yùn)行特性，很少同其他焊接技術(shù)配合使用。這種現(xiàn)象在未來(lái)發(fā)展中將逐漸扭轉(zhuǎn)。雖然焊接前沿技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有運(yùn)行復(fù)雜、設(shè)備龐大等特征，但是，通過(guò)何種方式加強(qiáng)其與其他焊接技術(shù)的配合，如焊接檢測(cè)技術(shù)、普通焊接技術(shù)、表面處理技術(shù)等等，如此可以有效提高生產(chǎn)效率以及拓展該項(xiàng)技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用空間[5]。

（二）小型化

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合，那些在制造過(guò)程中應(yīng)用的體型龐大的設(shè)備為適應(yīng)普通生產(chǎn)要需求將不斷向小型化方向發(fā)展。同時(shí)，還可以在相同的工作要求下，進(jìn)行設(shè)備精簡(jiǎn)，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效焊接技術(shù)在小型企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。激光輔助攪拌摩擦焊技術(shù)就是在激光焊接技術(shù)輔助下，提高攪拌摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用效率和精密性，增強(qiáng)整體使用效果。還可以實(shí)現(xiàn)用同一設(shè)備進(jìn)行不同材料的加工，在很大程度上擴(kuò)大了設(shè)備的應(yīng)用范圍。同時(shí)，還可以對(duì)現(xiàn)有焊接技術(shù)進(jìn)行嫁接，已達(dá)到提高應(yīng)用效果的目的。

（三）信息化

整個(gè)制造業(yè)可以通過(guò)共同進(jìn)行一套專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的研發(fā)，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。可以根據(jù)各種工藝和材料要求，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取不同的參數(shù)，具體可以分為焊前處理、焊接參數(shù)、焊接檢測(cè)、焊后處理等四個(gè)階段。可以讓我國(guó)工業(yè)水平整體提高，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中焊接技術(shù)在其中占有重要地位，焊接技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，可以對(duì)制造業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。因此，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及焊接技術(shù)特征，不斷創(chuàng)新焊接技術(shù)，提高焊接技術(shù)水平，以期為我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)造更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張維官，周晟宇.KUKA：引領(lǐng)焊接前沿新技術(shù)——訪庫(kù)卡機(jī)器人（上海）有限公司銷售總監(jiān)華臻[J].金屬加工：熱加工，2017，000（014）：32-33.

[3]李軍.壓力容器制造中的焊接新技術(shù)及質(zhì)量控制[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2017，000（033）：218.

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[5]黨杰，李建國(guó)，陳鎮(zhèn)，等.高能束流焊接技術(shù)及應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2017（03）：45-51.

（作者單位：衡陽(yáng)技師學(xué)院）