新型电渣焊
① 焊接的发展历史
19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊。
20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视,进而促进了焊接技术的发展。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊(潜弧焊)、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。
20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。
金属连接的历史可以追溯到数千年前,早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的古巴比伦两河文明已开始使用软钎焊技术。前340年,在制造重达5.4吨的古印度德里铁柱时,人们就采用了焊接技术 。
中世纪的铁匠通过不断锻打红热状态的金属使其连接,该工艺被称为锻焊。维纳重·比林格塞奥于1540年出版的《火焰学》一书记述了锻焊技术。欧洲文艺复兴时期的工匠已经很好地掌握了锻焊,接下来的几个世纪中,锻焊技术不断改进。到19世纪时,焊接技术的发展突飞猛进,其风貌大为改观。1800年,汉弗里·戴维爵士发现了电弧;稍后随着俄国科学家尼库莱·斯拉夫耶诺夫与美国科学家C·L·哥芬(C. L. Coffin)发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型。电弧焊与后来开发的采用碳质电极的碳弧焊,在工业生产上得到广泛应用。1900年左右,A·P·斯特罗加诺夫在英国开发出可以提供更稳定电弧的金属包敷层碳电极;1919年,C·J·霍尔斯拉格(C. J. Holslag)首次将交流电用于焊接,但这一技术直到十年后才得到广泛应用。
电阻焊在19世纪的最后十年间被开发出来,第一份关于电阻焊的专利是伊莱休·汤姆森于1885年申请的,他在接下来的15年中不断地改进这一技术。铝热焊接和可燃气焊接发明于1893年。埃德蒙·戴维于1836年发现了乙炔,到1900年左右,由于一种新型气炬的出现,可燃气焊接开始得到广泛的应用。由于廉价和良好的移动性,可燃气焊接在一开始就成为最受欢迎的焊接技术之一。但是随着20世纪之中,工程师们对电极表面金属敷盖技术的持续改进(即助焊剂的发展),新型电极可以提供更加稳定的电弧,并能够有效地隔离基底金属与杂质,电弧焊因此能够逐渐取代可燃气焊接,成为使用最广泛的工业焊接技术。
第一次世界大战使得对焊接的需求激增,各国都在积极研究新型的焊接技术。英国主要采用弧焊,他们制造了第一艘全焊接船体的船舶弗拉戈号。大战期间,弧焊亦首次应用在飞机制造上,如许多德国飞机的机体就是通过这种方式制造的。 另外值得注意的是,世界上第一座全焊接公路桥于1929年在波兰沃夫其附近的Słudwia Maurzyce河上建成,该大桥是由华沙工业学院的斯特藩·布莱林(Stefan Bryła)于1927年设计的。
1920年代,焊接技术获得重大突破。1920年出现了自动焊接,通过自动送丝装置来保证电弧的连贯性。保护气体在这一时期得到了广泛的重视。因为在焊接过程中,处于高温状态下的金属会与大气中的氧气和氮气发生化学反应,因此产生的空泡和化合物将影响接头的强度。解决方法是,使用氢气、氩气、氦气来隔绝熔池和大气。接下来的10年中,焊接技术的进一步发展使得诸如铝和镁这样的活性金属也能焊接。1930年代至第二次世界大战期间,自动焊、交流电和活性剂的引入大大促进了弧焊的发展。
20世纪中叶,科学家及工程师们发明了多种新型焊接技术。 1930年发明的螺柱焊接(植钉焊),很快就在造船业和建筑业中广泛使用。同年发明的埋弧焊,直到今天还很流行。钨极气体保护电弧焊在经过几十年的发展后,终于在1941年得以最终完善。随后在1948年,熔化极气体保护电弧焊使得有色金属的快速焊接成为可能,但这一技术需要消耗大量昂贵的保护气体。采用消耗性焊条作为电极的手工电弧焊是在1950年代发展起来的,并迅速成为最流行的金属弧焊技术。 1957年,药芯焊丝电弧焊首次出现,它采用的自保护焊丝电极可用于自动化焊接,大大提高了焊接速度。同一年,等离子弧焊发明。电渣焊发明于1958年,气电焊则于1961年发明。
焊接技术在近年来的发展包括:1958年的电子束焊接能够加热面积很小的区域,使得深处和狭长形工件的焊接成为可能。其后激光焊接于1960年发明,在其后的几十年岁月中,它被证明是最有效的高速自动焊接技术。不过,电子束焊与激光焊两种技术由于其所需配备价格高昂,其应用范围受到限制。
② 什么是新型机电元件请给予权威专业的定义。
轧辊%D%A轧辊(roll)%D%A轧机上使受轧制的金属发生塑性变形的部件。轧辊的形状、尺寸和材质须与轧机和轧制产品相适应。图1指出轧辊的基本形状和各部分名称。辊身是轧辊的工作部分;辊颈是与轴承接触的部分;用接头与传动装置相联接。%D%A 发展简史%D%A 轧辊的品种和制造工艺随冶金技术的进步和轧钢设备的演变而不断发展。中世纪轧制软的有色金属时使用强度低的灰铸铁轧辊。18世纪中叶英国掌握了轧制钢板用的冷硬铸铁轧辊的生产技术。19世纪下半叶欧洲炼钢技术的进步要求轧制更大吨位的钢锭,无论是灰铸铁或冷硬铸铁轧辊的强度均已不能满足要求。含碳量为0.4%~0.6%普通铸钢轧辊相应诞生。重型锻压设备的出现更使这种成分的锻造轧辊的强韧性得到进一步提高。20世纪初期合金元素的使用和热处理的引入显著改善铸钢和锻钢热轧辊和冷轧辊的耐磨性和强韧性。热轧板带用的铸铁轧辊中加入钼后改善了轧材的表面质量。冲洗法复合浇注(见铸铁轧辊)明显提高了铸造轧辊的芯部强度。轧辊中大量使用合金元素是在第二次世界大战以后,这是轧钢设备朝着大型化、连续化、高速化、自动化发展以及轧材强度提高、变形抗力加大后对轧辊性能提出更高要求的结果。这段时期中先后出现了半钢轧辊以及球墨铸铁轧辊。20世纪60年代以后又研制成功了粉末碳化钨轧辊。70年代初期在日本和欧洲广泛推广的轧辊的离心铸造技术、差温热处理技术等使板带轧辊的综合性能显著改善。复合高铬铸铁轧辊也成功地用于热带轧机上。同期,锻造白口铁和半钢轧辊在日本得到应用。80年代欧洲又推出高铬钢轧辊及超深淬硬层的冷轧辊以及用于小型型钢及线材精轧的特殊合金铸铁轧辊。当代轧钢技术的发展促使更高性能轧辊的开发研制。采用离心铸造法和新的复合方法如连续浇注复合法(CPC法)、喷射沉积法(Osprey法)、电渣焊法以及热等静压法生产的芯部为强韧性好的锻钢或球墨铸铁、外层为高速钢系列的复合轧辊以及金属陶瓷轧辊已分别在欧洲、日本新一代型材、线材、带钢轧机上得到应用。%D%A中国从20世纪30年代开始成批生产铸造轧辊,但品种极少。50年代末在河北邢台建立起中国第一个专业轧辊厂。1958年鞍山钢铁公司在国际上首次试制并使用了1050初轧用大型球墨铸铁轧辊。60年代相继制造成功冷轧工作辊和大型锻钢轧辊。70年代末太原钢铁公司和北京钢铁研究总院共同试制成功炉卷轧机和热连轧宽带钢机组用的离心铸造铸铁轧辊,邢台冶金机械轧辊股份有限公司试制成功热宽带钢轧机用半钢工作辊和冷轧宽带钢轧机用工作辊。80年代中国又陆续研制成功大型锻钢支承辊、锻造半钢和锻造白口铸铁轧辊、粉末碳化钨辊环、高铬铸铁轧辊等新品种。到90年代,中国轧辊生产已基本满足国内需要并有部分出口,但品种有待增加,质量尚须提高。%D%A基本尺寸参数%D%A有轧辊辊身直径D,辊身长度L,辊颈直径d和辊颈长度l。带轧槽的初轧轧辊和型钢轧辊的直径可根据最大咬入角α(或压下量△h与辊径之比△h/D)、轧制力和轧辊强度等要求来确定。辊身长度L上,主要取决于孔型配置、轧辊抗弯强度和钢度。板带轧机轧辊辊身长度L和所轧板带的最大宽度有关。二辊板带轧机轧辊的直径D根据轧制力、轧材尺寸、轧辊强度等因素选定,四辊或多辊轧机工作辊的直径则取决于成品尺寸和精度、辊颈和轴头强度等因素。而支承辊直径主要取决于刚度和强度要求。%D%A轧辊的分类%D%A轧辊有不同的分类方法。按辊身形状分为圆柱形和非圆柱形,前者主要用于板材、带材、型材和线材生产,后者主要用于管材生产。按是否接触轧件分为工作轧辊和支承辊。直接接触轧件的轧辊称工作轧辊;为增加工作轧辊的刚度和强度而置于工作轧辊背面或侧面又不直接接触轧件的轧辊称支承辊。按使用机架分为初轧辊、粗轧辊、中间轧辊和精轧辊。按轧材的品种分为板带轧辊、轨梁轧辊、线材轧辊和管材轧辊等。还可按轧制时轧件的状态分为热轧辊和冷轧辊。%D%A轧辊的工作条件%D%A轧机部件中轧辊的工作条件最为复杂。轧辊在制造和使用前的准备工序中会产生残余应力和热应力。使用时又进一步受到了各种周期应力的作用,包括有弯曲、扭转、剪力、接触应力和热应力等。这些应力沿辊身的分布是不均匀的、不断变化的,其原因不仅有设计因素,还有轧辊在使用中磨损、温度和辊形的不断变化。此外,轧制条件经常会出现异常情况。轧辊在使用后冷却不当,也会受到热应力的损害。所以轧辊除磨损外,还经常出现裂纹、断裂、剥落、压痕等各种局部损伤和表面损伤。一个好的轧辊,其强度、耐磨性和其他各种性能指标间应有较优的匹配。这样,不仅在正常轧制条件下持久耐用,又能在出现某些异常轧制情况时损伤较小。所以在制造轧辊时要严格控制轧辊的冶金质量或辅以外部措施以增强轧辊的承载能力。合理的辊形、孔型、变形制度和轧制条件也能减小轧辊工作负荷,避免局部高峰应力,延长轧辊寿命。轧辊消耗量决定于三个因素:①轧机、轧材和轧制条件,以及轧辊的合理选择;②轧辊材料及其制造质量;③轧辊的使用和维护制度。%D%A轧辊的选用 %D%A小型20辊轧机的工作轧辊重仅100克左右,而宽厚板轧机的支承辊重量已超过200吨。选用轧辊时首先根据轧机对轧辊的基本强度要求,选定安全承载的主体材料(各种级别的铸铁、铸钢或锻钢等),然后考虑轧辊使用时所应有的耐磨性。由于轧辊的磨损机理很复杂,包括机械应力作用、轧制时的热作用、冷却作用、润滑介质的化学作用以及其他作用,目前还没有一项综合评定轧辊抗磨性的统一指标。由于硬度易于测量,并在一定条件下可以反映耐磨性,所以一般就用径向硬度曲线来近似地表述轧辊的耐磨指标。%D%A通常对粗轧辊以强度、抗热裂为主要要求;而精轧辊速度较高,轧制最终产品要有一定的表面质量,对它以硬度、耐磨等为主要要求。此外,对轧辊还有一些特殊要求,如压下量大时,要求轧辊有较强的咬入能力,较耐冲击;轧制薄规格产品时,则对轧辊的刚性、组织性能均匀性、加工精度以及表面光洁度等要求较严;轧制复杂断面的型钢时,还要考虑辊身工作层的切削加工性能等。%D%A选用轧辊时,对轧辊的有些性能要求往往是彼此对立的,轧辊购置费和维护费用又很昂贵,所以应充分权衡技术和经济上的利弊,决定用铸的还是锻的,合金的还是非合金的,单一材料的还是复合材料的。%D%A轧辊种类%D%A轧辊品种很多,主要有以下几类:①铸铁轧辊。一般按制造工艺分类:工作层因金属型的激冷作用呈白口组织(基体+碳化物)的轧辊称冷硬铸铁轧辊;用上述方法,但适当提高铁水碳当量而得到麻口组织(基体+碳化物+石墨)的轧辊称无限冷硬铸铁轧辊。“无限”—词源于英文“indefinite”,原意为“不明确”,指激冷层在断口上无明确界限,被误译为“无限”,现已沿用成习。采用衬砂金属型并继续提高碳当量可得粗麻口组织的轧辊,称半冷硬铸铁轧辊。所有上述品种的组织中凡石墨呈球状的,称球墨铸铁轧辊;复合浇铸的轧辊加“复合”一词。②铸钢轧辊。一般按含碳量分类:含碳极高(1.4~2.4%)的过共析钢轧辊,俗称半钢轧辊,高碳的半钢轧辊实际已伸入铸铁领域;高碳过共析钢轧辊还有一类为石墨钢轧辊,其石墨是通过孕育和热处理获得的。③锻钢轧辊。一般按用途分类。④其他,除采用特殊加工工艺的以外,都直接以材质称呼。如用电渣重熔铸造坯料锻压的轧辊称为电渣重熔锻压轧辊。%D%A对大部分轧辊的芯部和工作表层有不同的性能要求。用单一材料难于满足要求时,内外层可分别用两种材料来制造。复合工艺可采用机械组合、复合铸造及其他复层技术。修复轧辊常用堆焊技术。
③ 钢筋焊接规程最新标准是否是JGJ18-2003
JGJ18―2003《钢筋焊接及验收规程》,不能说是最新的,只能说是现行标准。现行的JGJ18―2003《钢筋焊接及验收规程》,新修订的规程部分有部分进行了较大的调整,修改重点:
1:增加“焊接安全”章节;2:增加新型细晶粒钢筋HRBF400在各种焊接中的应用;3:将电渣焊的焊接直径下限扩大到12mm,气压焊的焊接直径下限扩大到10mm;4:质量验收中,按照合格、复检、不合格三个部分排列,更有利于质量判定;5:增加“埋弧螺柱焊”
该规程的“报批稿”在2010年10份定型,JGJ18-2010钢筋焊接及验收规程还在报批中,经批准公示后,还有要有一个发布日期,一个实施日期,通常实施日期比发布日期还有晚半年左右。
④ 氩弧焊接最早起源于哪个国家
金属焊接和切割的发展历史见下表:
公元前3000 多年埃及出现了锻焊技术
公元前2000 多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器
公元前2000年前,中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺
1801 年:英国H.Davy发现电弧焊
1836 年:Edmund Davy 发现乙炔气焊
1856 年:英格兰物理学家James Joule 发现了电阻焊原理
1859 年:Deville 和Debray 发明氢氧气焊
1881 年:法国人 De Meritens 发明了最早期的碳弧焊机
1881 年:美国的R. H. Thurston 博士用了六年的时间,完成了全系列铜-锌合金钎料在强度与延伸性方面的
全部实验
1882 年:英格兰人Robert A. Hadfield 发明并以他的名字命名的奥氏体锰钢获得了专利权
1885 年:美国人Elihu Thompson 获得电阻焊机的专利权
1885 年:俄罗斯人 Benardos Olszewski 发展了碳弧焊接技术
1888 年:俄罗斯人H.г.Cлавянов 发明金属极电弧焊
1889—1890 年:美国人C. L. Coffin 首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接
1890 年;美国人C. L. Coffin 提出了在氧化介质中进行焊接的概念
1890 年:英国人Brown 第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试
1895 年:巴伐利亚人 Konrad Roentgen 观察到了一束电子流通过真空管时产生X 射线的现象。
1895 年:法国人 Le Chatelier 获得了发明氧乙炔火焰焊的证书
1898 年:德国人Goldschmidt 发明铝热焊
1898 年:德国人克莱菌.施密特发明铜电极弧焊
1900 年:英国人Strohmyer 发明了薄皮涂料焊条
1900 年:法国人 Fouch 和 Picard 制造出第一个氧乙炔割炬
1901 年:德国人Menne 发明了氧矛切割
1904 年:瑞典人奥斯卡.克杰尔贝格建立了世界上第一个电焊条厂—ESAB公司的OK焊条厂
1904 年:美国人Avery 发明了便携式钢瓶
1907 年:在美国纽约拆除旧的中心火车站时,由于使用氧乙炔切割节省工程成本的20%多
1907 年:10 月 瑞典人O. Kjellberg 完善了厚药皮焊条
1909 年:Schonherr 发明了等离子弧焊
1911年:由Philadelphia & Suburban 气体公司建成了第一条使用氧溶剂气焊焊接的11英里长管
1912 年:第一根氧乙炔气焊钢管投入市场
1912年:位于美国费城的Edward G. Budd 公司生产出第一个使用电阻点焊焊接的全钢汽车车身
大约1912年: 美国福特汽车公司为了生产著名的T 型汽车,在自己工厂的实验室里完成了现代焊接工艺。
1913 年:在美国的印第安纳波利斯 Avery 和 Fisher 完善了乙炔钢瓶
1916 年:安塞尔.先特.约发明了焊接区X 射线无损探伤法
1917 年:第一次世界大战期间使用电弧焊修理了109 艘从德国缴获的船用发动机,并使用这些修理后的船只把50 万美国士兵运送到了法国
1917 年:位于美国麻萨诸塞州的Webster & Southbridge 电气公司使用电弧焊设备焊接了11英里长、直径为3英寸的管线
1919 年:Comfort A.Adams 组建了美国焊接学会(AWS)
1924 年美国焊接协会活动时纪念照片
1919 年:C.J.Halslag 发明交流焊
1920 年:Gerdien 发现等离子流热效应
1920 年:第一艘全焊接船体的汽船 Fulagar号在英国下水
大约1920 年:开始使用电弧焊修理一些贵重设备
大约1920 年:使用电阻焊焊接钢管的生产方法(The Johnson Process)获得了专利
大约1920 年:第一艘使用焊接方法制造的油轮Poughkeepsie Socony 号在美国下水
大约1920 年:药芯焊丝被用于耐磨堆焊
1922 年:Prairie 管道公司使用氧乙炔焊接技术,成功地完成了从墨西哥到德克撒斯的直径为8英寸,长达
140 英里的原油输送管线的铺设工作
1923 年:斯托迪发明堆焊
1923 年:世界上第一个浮顶式储罐(用来储存汽油或其他化工品)建成;其优点是由焊接而成的浮顶与罐壁
组成象望远镜一样可升高或降低的储罐,从而可以很方便的改变储罐的体积
1924 年:Magnolia 气体公司使用氧乙炔焊接技术建成了14 英里长的全焊结构的天然气管线
1924 年:在美国由H.H.Lester 首先使用X 光线照相术,为Boston Edison 公司的发电厂检验蒸汽压力为
8.3Mpa 的待安装的铸件质量
历史编辑
金属连接的历史可以追溯到数千年前,早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的两河文明已开始使用软钎焊技术。前340年,在制造重达5.4吨的印度德里铁柱时,人们就采用了焊接技术 。
中世纪的铁匠通过不断锻打红热状态的金属使其连接,该工艺被称为锻焊。维纳重·比林格塞奥于1540年出版的《火焰学》一书记述了锻焊技术。文艺复兴时期的工匠已经很好地掌握了锻焊,接下来的几个世纪中,锻焊技术不断改进。到19世纪时,焊接技术的发展突飞猛进,其风貌大为改观。1800年,汉弗里·戴维爵士发现了电弧;稍后随着俄国科学家尼库莱·斯拉夫耶诺夫与美国科学家C·L·哥芬(C. L. Coffin)发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型。电弧焊与后来开发的采用碳质电极的碳弧焊,在工业生产上得到广泛应用。1900年左右,A·P·斯特罗加诺夫在英国开发出可以提供更稳定电弧的金属包敷层碳电极;1919年,C·J·霍尔斯拉格(C. J. Holslag)首次将交流电用于焊接,但这一技术直到十年后才得到广泛应用。
电阻焊在19世纪的最后十年间被开发出来,第一份关于电阻焊的专利是伊莱休·汤姆森于1885年申请的,他在接下来的15年中不断地改进这一技术。铝热焊接和
可燃气焊接发明于1893年。埃德蒙·戴维于1836年发现了乙炔,到1900年左右,由于一种新型气炬的出现,可燃气焊接开始得到广泛的应用。由于廉价
和良好的移动性,可燃气焊接在一开始就成为最受欢迎的焊接技术之一。但是随着20世纪之中,工程师们对电极表面金属敷盖技术的持续改进(即助焊剂的发展),新型电极可以提供更加稳定的电弧,并能够有效地隔离基底金属与杂质,电弧焊因此能够逐渐取代可燃气焊接,成为使用最广泛的工业焊接技术。
第一次世界大战使得对焊接的需求激增,各国都在积极研究新型的焊接技术。英国主要采用弧焊,他们制造了第一艘全焊接船体的船舶弗拉戈号。大战期间,弧焊亦首次应用在飞机制造上,如许多德国飞机的机体就是通过这种方式制造的。 另外值得注意的是,世界上第一座全焊接公路桥于1929年在波兰沃夫其附近的Słudwia Maurzyce河上建成,该大桥是由华沙工业学院的斯特藩·布莱林(Stefan Bryła)于1927年设计的。
1920年代,焊接技术获得重大突破。1920年出现了自动焊接,通过自动送丝装置来保证电弧的连贯性。保护气体在这一时期得到了广泛的重视。因为在焊接过程中,处于高温状态下的金属会与大气中的氧气和氮气发生化学反应,因此产生的空泡和化合物将影响接头的强度。解决方法是,使用氢气、氩气、氦气来隔绝熔池和大气。接下来的10年中,焊接技术的进一步发展使得诸如铝和镁这样的活性金属也能焊接。1930年代至第二次世界大战期间,自动焊、交流电和活性剂的引入大大促进了弧焊的发展。
20世纪中叶,科学家及工程师们发明了多种新型焊接技术。 1930年发明的螺柱焊接(植钉焊),很快就在造船业和建筑业中广泛使用。同年发明的埋弧焊,直到今天还很流行。钨极气体保护电弧焊在经过几十年的发展后,终于在1941年得以最终完善。随后在1948年,熔化极气体保护电弧焊使得有色金属的快速焊接成为可能,但这一技术需要消耗大量昂贵的保护气体。采用消耗性焊条作为电极的手工电弧焊是在1950年代发展起来的,并迅速成为最流行的金属弧焊技术。 1957年,药芯焊丝电弧焊首次出现,它采用的自保护焊丝电极可用于自动化焊接,大大提高了焊接速度。同一年,等离子弧焊发明。电渣焊发明于1958年,气电焊则于1961年发明。
焊接技术在近年来的发展包括:1958年的电子束焊接能够加热面积很小的区域,使得深处和狭长形工件的焊接成为可能。其后激光焊接于1960年发明,在其后的几十年岁月中,它被证明是最有效的高速自动焊接技术。不过,电子束焊与激光焊两种技术由于其所需配备价格高昂,其应用范围受到限制。
近代发展
古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊、钎焊和铆焊的水平上,使用的热源都是炉火,温度低、能量不集中,无法用于大截面、长焊缝工件的焊接,只能用以制作装饰品、简单的工具、生活器具和武器。19世纪初,英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源;1885~1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳;1900年又出现了铝热焊。
焊条电弧焊
20世纪初,碳极电弧焊和气焊得到应用,同时还出现了薄药皮焊条电弧焊,电弧比较稳定,焊接熔池受到熔渣保护,焊接质量得到提高,使手工电弧焊进入实用阶段,电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。也成为现代焊接工艺的发展开端。在此期间,美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度,制成自动电弧焊机,从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊,焊接机械化得到进一步发展。40年代,为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要,钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊,成为大厚度工件的高效焊接法。1953年,苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊,促进了气体保护电弧焊的应用和发展,如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。1957年美国的盖奇发明等离子弧焊;40年代德国和法国发明的电子束焊,也在50年代得到实用和进一步发展;60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现,标志着高能量密度熔焊的新发展,大大改善了材料的焊接性,使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。
其他的焊接技术还有1887年,美国的汤普森发明电阻焊,并用于薄板的点焊和缝焊;缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法,随着缝焊过程的进行,工件被两滚轮推送前进;二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年,美国的琼斯发明超声波焊;苏联的丘季科夫发明摩擦焊;1959年,美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊;50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。
⑤ 电动车超威电池连接线怎样焊接。
电动车电池连接线的焊接方法:首先知道电池的红色极注是正极,黑色的版是负极,蓄电池在电权池盒里是串联的,就是说一个电池的正极连另一个电池的负极,照这样连法,最后会剩下一正一负两条引出线,接电池放电端口,
注意要一一对应起来,一般左正右负,连接是注意电池短路,短时间电池进水是不会影响电池性能的,水是弱电解质,导电性能很弱,但你做的很对,一定要立刻擦干,否则会氧化极注,使电池极注脱落,造成电池损坏.
⑥ 二保焊的焊丝有那几种
常用的焊丝有0.8mm,1.0mm,1.2mm,1.6mm这几种
⑦ 沈鸿的业绩
沈鸿负责主持的重大工程项目很多,限于篇幅这里只简介其中的几项。最早而最重要的是12000吨水压机,其所以重要是因为它的有无,关系着一个国家的基础工业如军工、钢厂设备等制造能力。1958年沈鸿在中国共产党八大二次会议上写信给毛主席建议:“解放思想,自力更生,自己设计、制造符合中国情况的12000吨水压机”得到批准。万吨级水压机在原理上结构上并无奥秘,难处在于它的零件非常大,因此制造它所需的设备也非常大,在1958年时,中国原来没有生产12000吨水压机的条件。但那时,对于一种新的焊接方法—电渣焊已被比较成熟地掌握了。沈鸿看到了这里有一个机会,便考虑用拼焊方法,将我们不能做的零件先做成较小件,然后将它们用电渣焊拼合起来。沈鸿这一想法,是一个关键性的战略决策,不但万吨级水压机提前几年出现了,而且对全国科技界、工业界都有很大启迪和鼓励,并推动了技术的发展,但要实现这一方案工作是极其艰巨的。以水压机的四根立柱为例,因为当时没有足够的大钢锭和锻造能力。想了多种方案,最后决定用锰钒铸钢筒体八段,电渣焊接成为长18米的大钢柱,每根净重80吨,这四根擎天柱是12000吨大水压的最关键件。这一关过了,其他许多高压容器、高压缸等等都迎刃而解了。沈鸿常说这种种方法可以说都是依靠有经验的技术人员和老技术工的创造而我自己只是参加讨论和最后决策而已。其实这台全焊接结构的万吨大水压机的制造成是一个相当复杂过程,任何一个步骤中如有失误,都会为以后造成极大的困难。沈鸿和他助手林宗棠在这工作中从设计到工艺安排,直到施工安装,每一环节都亲临前线指挥。为了检验设计,先制造了一台1/10的1200吨试验机来验证和修改设计。12000吨全焊接结构的制成完全是依靠中国人自己的力量而不是依靠外力,增强了中国机械工程技术人员和工人艰苦奋斗、自力更生的决心。
万吨水压机的工程还没有脱手,沈鸿又接受了领导“九大设备”设计和制造的更艰巨的任务。如果说,万吨水压机之役还只是沈鸿亲率一支精兵,在上海打了一场攻坚战,那么,“九大设备”之役便是以全国为战场,打了一场重型机械制造的攻坚战。那正是“三年困难时期”,国际环境严峻。中央决定自力更生研制原子弹、导弹和新型飞机,以大大加强国防。所需的新型原材料必须立足于国内。1961年5月党中央批准研制的“九大设备”就是为生产这些新型材料而研制的重大机器设备。
“九大设备”不是九台大设备,而是九套大型成套设备,包括840种,1400多台,总重量45000吨的复杂、精密的重大机器设备。这九套设备是:
第一套:30000吨模锻水压机;
第二套:12500吨卧式挤压水压机;
这两套共有298种、460台,总重量24750吨的机器设备,主要用于飞机、导弹的翼梁、壁板、型材、鼻锥的锻造和挤压。
第三套:辊宽2800毫米铝板热轧机;
第四套:辊宽2800毫米铝板冷轧机;
这两套共有221种、303台,总重10000吨的机器设备,用于轧制飞机、导弹用的大铝板。
第五套:直径2~80毫米钢管轧机;
第六套:直径80~200毫米钢管轧机;
这两套共有189种、318台机械设备,总重3800吨,用于轧制飞机、导弹及其他尖端技术用的薄壁耐高温钢管、不锈钢管等。
第七套:辊宽2300毫米薄板冷轧机;共有106种、222台机器设备,总重6220吨。
第八套:辊宽700毫米、20辊特薄板轧机。
这两套用于轧制宽而薄及特薄的耐高温钢板和不锈钢板。
第九套:10000吨油压机。
主机2种、2台,总重1500吨,用于压制玻璃钢导弹鼻锥。
在这些机器设备中,重百吨以上的大工件18件,最大的工件重约160吨。
这一大战役,涉及中央10个部委,上百家工厂,1000多名工程技术人员,1万多名工人,进行了100多项重要的试验研究。原定1966~1967年完成交货,但正在交付设备的高潮中,“文化大革命”风暴到来,干部受迫害,工作被搞乱。幸经聂荣臻元帅亲自检查督促,才在1969年最后完成。历时近9年完成的“九大设备”,当时世界上全部拥有的只有二三个国家。这些设备适用、可靠、造价低。对外开放以来,美、日、联邦德国等国专家参观之后,对60年代中国已研制出这样的成套设备无不表示惊异和赞佩。这九套设备在本文脱稿时仍是国家命脉,举一个例便可说明此事。第一套30000吨模锻压机在不久前还为波音飞机公司生产钛合金客机用起落架锻件。这可能是世界上要求最严峻的工件。
沈鸿并不是从一开始便领导这项工程的,而是在参加各方统一不了指导思想,工作路数不清,要求又很紧迫的困难局面下受命的。
沈鸿于1962年1月2日到任,首先深入调查研究,听取各方意见。他了解到,各方想法不一致,工作已陷入僵局,总进度定不下来。
沈鸿了解到这一事关全局的问题之后,以他一贯实事求是,敢说真话的精神,亲笔给中央写了一个报告,说:“九大设备已不可能按原定总进度完成,至于究竟何时能完成,请求给我几个月时间调查研究后,另报。”报告短短几十个字,却一语道破了大家心中明白、却不敢说出来的真实情况。面对这位敢说真话、实事求是的新领导,参与这一工作的干部们一方面感到工作可以落到实处,心情振奋;另一方面也感到工作作风必须脚踏实地、大帽子压人、空话连篇不行了。
沈鸿向有关各方强调,九大设备是大家的共同事业,必须以大局为重,团结协作,工作中实行多种三结合,集思广益,避免片面性。九大设备中的八套,用户是冶金部的工厂。沈鸿商请冶金部党组同意派冶金部徐驰副部长专职领导这项工作。沈鸿与徐弛在延安时期就曾密切合作,两人都是技术专家,都有奋发图强、自力更生的精神和顾全大局、相互支持的风格。以后的重要设计审查会都由沈鸿与徐驰两人共同主持,他们互相理解、互相支持,加上他们准确的分析判断,过去僵持不下的问题,一个一个很快得到了合情合理的裁定解决。由于两位部长在上面以身作则,并对所属基层单位做思想工作,机械、冶金两部从上到下很快形成了团结合作的良好气氛。两部工程技术人员对口结合,共同学习、考察、研究、讨论,许多原来有分歧的技术问题,逐渐在认识上取得了一致。沈鸿把他在万吨水压机研制过程中创造的“七事一贯制”和“四个到现场”的工作方法也传授给了九大设备的设计队伍。沈鸿和徐驰针对有关各方的思想倾向,为九大设备的设计和制造规定了总的指导原则:既不应单纯为了可靠而选用现成老设备拼凑成套,也不能片面追求“先进”而采用些不是十分必要,一时还没有把握的新技术,拖住整个工程进度。
为贯彻这原则,沈鸿不顾自己已是近60岁的人,不辞辛劳,几乎跑遍全国,到设计、试验、制造、使用单位调查研究、审查方案,督促检查。他所到之处,不是先听少数领导同志汇报,而是看图纸、模型、计算书,亲临现场,把情况和问题弄得一清二楚。遇到关键疑难问题,他常常夜晚自己查资料、计算、绘图,第二天早上带着图纸、资料,到会上参加讨论。“部长出差必带绘图器”,一时传为美谈。
九大设备的研制为中国的国防建设和经济建设立下了汗马功劳,研制九大设备的成功经验,对于今天的重大工程项目仍然具有重大的指导意义。
由沈鸿主持的重大工程还有很多,其中不少属于关系国家命脉的要害项目,他都以满腔热情、创新的精神,团结各方,给予了圆满的解决。
1961年,三门峡水电站15万千瓦大型水轮机组的组装遇到了难题。这个分为两块,合起来直径达5米多的水轮机转子是某大国卖给我们的,1959年便已运到工地,按照合同,把两块焊接好,才算交货。然而,风云突变,对方专家撤走了,屡催不应。水电部部长刘澜波向周恩来总理建议派沈鸿去处理这个难题,总理同意。沈鸿毅然受命,他说:“既然对方不干了,怎么也得自己干嘛!”他先与设计制造万吨水压机的助手林宗棠商量请上海江南造船厂老焊工唐应斌,及全国100多位冶金、机械、焊接专家先后到工地观察研究,制订了焊接方案。施工之前,通过考试选了10名最好的焊工,沈鸿请他们在工地先养精蓄锐一个星期,睡好,吃好。当时大家生活困难,没有肉吃,沈鸿却要保证10名焊工每人每天半斤肉。因为他知道,焊这个大件至少要连续工作二昼夜,如果焊工体力不支,现场昏倒,就会误了大事。施工时,沈鸿与水电部冯仲云副部长现场指挥。10月3日开工,10月5日顺利完成。10月8日周恩来总理和陈毅副总理陪尼泊尔马亨德拉国王到三门峡水电站参观,看到大水电机已焊好,非常高兴,便同沈鸿及在场工作的同志们合影留念。
1962年春天,沈鸿又投身于打破同一大国封锁的另一场战斗—自制火车车轮轮箍。轮箍是机车大车轮上的箍套,也叫火车头的“靴子”。本来对方答应供给我们。关系紧张之后,突然宣布停供,中国几万公里铁路面临停运的威胁。中国在大跃进时期已准备自造。由于冶金、机械两部的设计制造要求不协调及厂址的不能确定等原因而停下。当时的总书记邓小平指示:自力更生,赶紧自已做。铁道部同志问沈鸿能不能快一些做轮箍轧机,沈鸿说:“大力协同一定能”。于是,一机部、冶金部、铁道部立刻组织起来,建造自己的轮箍轧机,建设马鞍山车轮厂。为了把轮箍轧机的设计、制造、安装、调试工作做好,1962年4月至1965年11月之间,沈鸿在各有关单位之间往返奔波,察看现场,审查设计,检查进度,检验质量,其中仅马鞍山钢铁厂就去了7次。1963年11月18日22时45分,中国自制的轮箍轧机终于轧出中国第一个车轮轮箍。以后沈鸿又多次到马鞍山帮助解决轧机存在的问题。二十多年的实践证明,机器的质量是好的,轮箍轧机的产品包括轮箍、盘件、环件不但满足了国内需要,还有一部分出口。
1972年11月,周恩来总理指定沈鸿参加长江葛洲坝工程技术委员会。对此,他恪尽职责,船闸大闸门每扇高34米,宽19.7米,重600吨。在设计过程中发生了“拉门”与“人字门”之争和“液压启闭”与“机械启闭”之争。为了掌握实际运行情况,1975年3~4月,沈鸿亲赴江浙两省,对三十多座船闸进行了深入的调查研究。1976年1月,在追悼周总理的大会上,他因悲痛休克,住院抢救二天,出院后立即又研究起闸门启闭机问题来了。3月10日,他又因过度劳累在葛洲坝工程技术委员会会议上昏倒。这次住院八天,但出院次日,他就召集一机部重机、电工、矿机三个局的领导干部开会,研究如何保证葛洲坝发电、通航等问题。对于葛洲坝电站的水轮发电机组的大小又发生了争论。四川东方电机厂设计制造了17万千瓦机组,水轮机转子直径11.5米,是当时世界最大的。有人对此津津乐道,葛洲坝电厂的技术负责人,认为不大可靠。沈鸿说:首先不是赶超世界先进水平,而是可靠、耐用和经济效果。他请当时一机部机械科学研究院院长周建南组织研究设计了12.5万千瓦机组,各方都很满意。这时又有人主张完全放弃17万千瓦机组。沈鸿则主张把17万千瓦机组做完,安装上,作为试验机组。一则减少浪费,二则保护设计制造人员积极性,三则取得对大机组的经验。葛洲坝电站因此安装了17万千瓦机组2台,12.5万千瓦机组19台。经多年来的运行考验,证明两种机组都是好的,1986年双双获国家科技进步特等奖。
早在60年代,沈鸿就考虑为中国机电技术人员编纂一套既广收中外理论知识,又实用、便查的《机械工程手册》和《电机工程手册》。1965年11月他将这一想法报告周恩来总理,立即得到肯定。可惜,筹备工作刚刚动手,便被“文化大革命”打断。时隔八年,到1973年,“文化大革命”狂飚稍缓,沈鸿便冒着“请隐士,举逸民”的风险,聘请一批学有专长的专家将编辑工作重新恢复起来。沈鸿任两大手册编委会主任,编委会包括中国科学院、教育部、冶金部、石化部、水电部、一机部等系统的知名专家。参加撰稿和编辑的人员2000多人。历时10年,终于在1982年全部完成。两大手册共25卷,3000万字,获1982年全国优秀科技图书一等奖。在全国及海外发行近10万套。也引起了美国、英国、日本、香港的机电工程界同行的重视。
⑧ 激光焊接、电子束焊接、超声波焊接与电弧焊等传统焊接方法有何区别
网上资料,供参考。
焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中,工件和焊料熔化形成熔融区域(熔池),熔池冷却凝固後便形成材料之间的连接。这一过程中,通常还需要施加压力。普通焊接与硬钎焊(brazing)和软钎焊(soldering)的区别在於软钎焊通过融化熔点较低(低於工件本身的熔点)的焊料来形成连接,无需加热熔化工件本身。
焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外,焊接还可以在多种环境下进行,如野外、水下和太空。无论在何处,焊接都可能给操作者带来危险,所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。
19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊。20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视,进而促进了焊接技术的发展。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。
弧焊
弧焊(Arc welding)使用焊接电源来创造并维持电极和焊接材料之间的电弧,使焊点上的金属融化形成熔池。它们可以使用直流电或交流电,使用消耗性或非消耗性电极。有时在熔池附近会引入某种惰性或半惰性气体,即保护气体,有时还会添加焊补材料。
弧焊过程要消耗大量的电能,可以通过多种焊接电源来供应能量。最常见的焊接电源包括恒流电源和恒压电源。在弧焊过程中,所施加的电压决定电弧的长度,所输入的电流则决定输出的热量。恒流电源输出恒定的电流和波动的电压,多用于人工焊接,如手工电弧焊和钨极气体保护电弧焊。因为人工焊接要求电流保持相对稳定,而在实际操作中,电极的位置很难保证不变,弧长和电压也会随之发生变化。恒压电源输出恒定的电压和波动的电流,因此常用于自动焊接工艺,如熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝电弧焊和埋弧焊。在这些焊接工艺中中,电弧长度保持恒定,因为焊头和工件之间距离发生的任何波动都通过电流的变化来弥补。例如,如果焊头和工件的间隔过近,电流将急速增大,使得焊点处发热量骤增,焊头部分融化直至间隔恢复到原来的程度。
所用的电的类型对焊接有很大影响。耗电量大的焊接工艺,如手工电弧焊和熔化极气体保护电弧焊通常使用直流电,电极可接正极或负极。在焊接中,接正极的部分会有更大的热量集中,因此,改变电极的极性将影响到焊接性能。如果是工件接正极,工件将更热,焊接深度和焊接速度也会大大提高。反之,工件接负极的话将焊出较浅的焊缝。 耗电量较小的焊接工艺,如钨极气体保护电弧焊,可以通直流电(采用任意接头方式),也可以使用交流电。然而,这些焊接工艺所采用的电极都是只产生电弧而不提供焊料的,因此在使用直流电时,接正电极的时候,焊接深度较浅,而接负电极时能产生更深的焊缝。交流电使电极的极性迅速变化,从而将生成中等穿透程度的焊缝。使用交流电的缺点之一是,每一次变化的电压通过电压零点后,电弧必须重新点燃,为解决这一问题,一些特殊的焊接电源产生的是方波型的交流电,而不是通常的正弦波型,使得电压变化通过零点时的负面影响降到最小。
手工电弧焊
手工电弧焊(Shielded metal arc welding,SMAW)是最常见的焊接工艺。在焊接材料和消耗性的焊条之间,通过施加高电压来形成电弧,焊条的芯部分通常由钢制成,外层包覆有一层助焊剂。在焊接过程中,助焊剂燃烧产生二氧化碳,保护焊缝区免受氧化和污染。电极芯则直接充当填充材料,不需要另外添加焊料。
这种工艺的适应面很广,所需的设备也相对便宜,非常适合现场和户外作业。操作者只需接受少量的培训便可熟练掌握。焊接时间较慢,因为消耗性的焊条电极必须经常更换。焊接后还需要清除助焊剂形成的焊渣。此外,这一技术通常只用于焊接黑色金属,焊铸铁、镍、铝、铜等金属时需要使用特殊焊条。缺乏经验的操作者还往往难以掌握特殊位置的焊接。
熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,GMAW) ,又称为金属-惰性气体焊或MIG焊,是一种半自动或自动的焊接工艺。它采用焊条连续送丝作为电极,并用惰性或半惰性的混合气体保护焊点。和手工电弧焊相似,操作者稍加培训就能熟练掌握。由于焊丝供应是连续的,熔化极气体保护电弧焊和手工电弧焊相比能获得更高的焊接速度。此外,因其电弧相对手工电弧焊较小,熔化极气体保护电弧焊更适合进行特殊位置焊接(如仰焊)。
和手工电弧焊相比,熔化极气体保护电弧焊所需的设备要复杂和昂贵得多,安装过程也比较繁琐。因此,熔化极气体保护电弧焊的便携性和通用性并不好,而且由于必须使用保护气体,并不是特别适合于户外作业。但是,熔化极气体保护电弧焊的焊接速度较快,非常适合工厂化大规模焊接。这一工艺适用于多种金属,包括黑色和有色金属。
另一种相似的技术是药芯焊丝电弧焊(Flux-cored arc welding,FCAW),它使用和熔化极气体保护电弧焊相似的设备,但采用敷盖粉末材料的钢质电极芯的焊条。和标准的实心焊条相比,这种焊丝更加昂贵,在焊接中会产生烟和焊渣,但使用它可以获得更高的焊接速度和更大的焊深。
钨极气体保护电弧焊(Gas tungsten arc welding,GTAW),或称钨-惰性气体(TIG焊)焊接(有时误称为氦弧焊),是一种手工焊接工艺。它采用非消耗性的钨电极,惰性或半惰性的保护气体,以及额外的焊料。这种工艺拥有稳定的电弧和较高的焊接质量,特别适用于焊接板料,但这一工艺对操作者的要求较高,焊接速度相对较低。
钨极气体保护电弧焊几乎适用于所有的可焊金属,最常用于焊接不锈钢和轻金属。它往往用于焊接那些对焊接质量要求较高的产品,如自行车、飞机和海上作业工具。与之类似的是等离子弧焊(Plasma arc welding,PAW),它采用钨电极和等离子气体来生成电弧。等离子弧焊的电弧相对于钨极气体保护电弧焊更集中,使对等离子弧焊的横向控制显得尤为重要,因此这一技术对机械系统的要求较高。由于其电流较稳定,该方法与钨极气体保护电弧焊相比,焊深更大,焊接速度更快。它能够焊接钨极气体保护电弧焊所能焊接的几乎所有金属,唯一不能焊接的是镁。不锈钢自动焊接是等离子弧焊的重要应用。该工艺的一种变种是等离子切割,适用于钢的切割。
埋弧焊(Submerged arc welding,SAW),是一种高效率的焊接工艺。埋弧焊的电弧是在助焊剂内部生成的,由于助焊剂阻隔了大气的影响,焊接质量因此得以大大提升。埋弧焊的焊渣往往能够自行脱落,无需清理焊渣。埋弧焊可以通过采用自动送丝装置来实现自动焊接,这样可以获得极高的焊接速度。由于电弧隐藏在助焊剂之下,几乎不产生烟雾,埋弧焊的工作环境大大好于其他弧焊工艺。这一工艺常用于工业生产,尤其是在制造大型产品和压力容器时。其他的弧焊工艺包括原子氢焊(Atomic hydrogen welding,AHW)、碳弧焊(Carbon arc welding,CAW)、电渣焊(Electroslag welding,ESW)、气电焊(Electrogas welding,EGW)、螺柱焊接(Stud welding)等。
使用可燃气焊接金属部件
最常见的气焊工艺是可燃气焊接(Oxy-fuel welding),也称为氧乙炔焰焊接。它是最古老,最通用的焊接工艺之一,但近年来在工业生产中已经不多见。它仍广泛用于制造和维修管道,也适用于制造某些类型的金属艺术品。可燃气焊接不仅可以用于焊接铁或钢,还可用于铜焊、钎焊、加热金属(以便弯曲成型)、气焰切割等。
可燃气焊接所需的设备较简单,也相对便宜,一般通过氧气和乙炔混合燃烧来产生温度约为3100摄氏度的火焰。因为火焰相对电弧更分散,可燃气焊接的焊缝冷却速度较慢,可能会导致更大的应力残留和焊接变形,但这一特性简化了高合金钢的焊接。一种衍生的应用被称为气焰切割,即用气体火焰来切割金属[5] 。其他的气焊工艺有空气乙炔焊、氧氢焊、气压焊,它们的区别主要在于使用不同的燃料气体。氢氧焊有时用于小物品的精密焊接,如珠宝首饰。气焊也可用于焊接塑料,一般采用加热空气来焊接塑料,其工作温度比焊接金属要低得多。
电阻焊
电阻焊(Resistance welding)的原理是:两个或多个金属表面接触时,接触面上会产生接触电阻。如果在这些金属中通过较大的电流(1,000—100,000安培),根据焦耳定律,接触电阻大的部分会发热,将接触点附近的金属熔化形成熔池。一般来说,电阻焊是一种高效、无污染的焊接工艺,但其应用因为设备成本的问题受到限制。
点焊机
点焊(Spot welding),或称电阻点焊,是一种流行的电阻焊工艺,用于连接叠压在一起的金属板,金属板的厚度可达3毫米。两个电极在固定金属板的同时,还向金属板输送强电流。该方法的优点包括:能源利用效率较高,工件变形小,焊接速度快,易于实现自动化焊接,而且无需焊料。由于电阻点焊的焊缝强度明显较低,这一工艺只适合于制造某些产品。它广泛应用于汽车制造业,一辆普通汽车上由工业机器人进行的焊接点多达几千处。一种特殊的点焊工艺(Shot welding),可用于不锈钢点焊。
与点焊类似的一种焊接工艺称为缝焊(Seam welding),它通过电极施加压力和电流来拼接金属板。缝焊所采用的电极是轧辊形而非点形,电极可以滚动来输送金属板,这使得缝焊能够制造较长的焊缝。在过去,这种工艺被用于制造易拉罐,但现在已经很少使用。其他的电阻焊工艺包括闪光焊(Flash welding)、凸焊(projection welding)、对焊(Upset welding)等。
能量束焊接
能源束焊接工艺包括激光焊接(Laser beam welding,LBW)和电子束焊接(Electron beam welding,EBW)。它们都是相对较新的工艺,在高科技制造业中很受欢迎。这两种工艺的原理相近,最显著的区别在于它们的能量来源。激光焊接法采用的是高度集中的激光束,而电子束焊接法则使用在真空室中发射的电子束。由于两种能量束都具有很高的能量密度,能量束焊接的熔深很大,而焊点很小。这两种焊接工艺的工作速度都很快,很容易实现自动化,生产效率极高。主要缺点是设备成本极其昂贵(虽然价格一直在下降),焊缝容易发生热裂。在这个领域的新发展是激光复合焊(Laser-hybrid welding),它结合了激光焊接和电弧焊的优点,因此能够获得质量更高的焊缝。
固态焊接
和最早的焊接工艺锻焊类似的是,一些现代焊接工艺也无需将材料熔化来形成连接。其中最流行的是超声波焊接(Ultrasonic welding),它通过施加高频声波和压力来连接金属和热塑塑料制成的板料和线。超声波焊接的设备和原理都和电阻焊类似,只是输入的不是电流而是高频振动。这一焊接工艺焊接金属时不会将金属加热到熔化,焊缝的形成依赖的是水平振动和压力。焊接塑料的时候,则应该在熔融温度下施加垂直方向的振动。超声波焊接常用于制造铜或铝质地的电气接口,也多见于焊接复合材料。
另一种较常见固态焊接工艺是爆炸焊(Explosion welding),它的原理是使材料在爆炸产生的高温高压作用下形成连接。爆炸产生的冲击使得材料短时间内表现出可塑性,从而形成焊点,这一过程中只产生很少量的热量。这一工艺通常用于连接不同材料的焊接,如在船体或复合板上连接铝制部件。其他固态焊接工艺包括挤压焊(Co-extrusion welding)、冷焊(Cold welding)、扩散焊(Diffusion welding)、摩擦焊(Friction welding)(包括搅拌摩擦焊(Friction stir welding))、高频焊( High frequency welding)、热压焊(Hot pressure welding)、感应焊(Inction welding)、热轧焊 (Roll welding)。
接头型式
常见的焊接接头类型:(1)I形对接接头;(2)V形对接接头;(3)搭接接头;(4)T形接头。
工件之间的焊接连接可以有多种接头形式。五种基本接头类型分别是:对接接头、搭接接头、角接接头、端接接头、T形接头。还有一些由此衍生的接头形式存在,例如双V形对接制备接头,它的特点是把两个待连接的材料都切屑成V型尖角形状。单U型和双U型对接制备接头也很常见,它们的接头被加工成曲线状的U形,和V形接头的直线型不同,搭接接头可以用来连接两件以上的材料,这取决于焊接工艺和材料的厚度,一个搭接接头可以焊接多个工件。
通常情况下,某些焊接工艺不能或几乎完全不能加工某些类型的接头。例如,电阻点焊、激光焊和电子束焊时常常采用搭接接头。然而,一些焊接工艺,如手工电弧焊,几乎可以采用任何接头类型。值得一提的是,有些焊接工艺允许进行多次焊接:在一次焊接的焊缝冷却之后,在其基础上再焊一次。这样就能够以V形对接接头来焊接较厚的工件。
一个焊接接头的横截面,颜色最深的部分是焊接区或称熔化区,较浅的部分是热影响区,颜色最浅的部分是母材
焊接结束之后,焊缝附近的材料显示出几个区别明显的区域。焊缝被称为熔化区,更具体地说就是助焊剂融化后填充的区域,熔化区的材料特性主要取决于所使用的助焊剂,以及助焊剂和母材的兼容性。熔化区周围的是热影响区(HAZ),该区域的材料在焊接过程中产生了微观结构和特性上的变化,这些变化取决于母材在受热状态下的特性。热影响区的金属性能往往不如母材和熔化区,残余应力就分布在这一区域[28]。
[编辑] 焊接质量
衡量焊接质量的主要指标是焊点及其周边材料的强度。影响强度的因素很多,包括焊接工艺、能量的注入形式、母材、填充材料、助焊剂、接头设计形式,以及上述因素间的相互作用。通常采用有损或无损检测来检查焊接质量,检测的主要对象是焊点的缺陷、残余应力和变形的程度、热影响区的性质。焊接检测有一整套规范和标准,来指导操作者采用适当的焊接工艺并判断焊接质量。
[编辑] 热影响区
图中蓝色部分显示了在600°C左右的焊接过程中造成的金属氧化。通过颜色来判断焊接时的温度是很准确的,但是颜色区域不代表热影响区的大小。真正的热影响区实际上是焊缝周围很窄小的区域。
焊接工艺对焊缝附近的金属特性的影响是可以标定的,不同焊接材料和焊接工艺会形成大小不一、特性各异的热影响区。母材的热扩散系数对热影响区的性质有很大的影响:较大的热扩散系数使得材料能以较快速度冷却,形成相对较小的热影响区。与之相反的是,如果材料的热扩散系数较小,散热困难,热影响区相对就较大。焊接工艺的热能输入量对热影响区也有显著的影响,如氧乙炔焊接中,由于热量不是集中输入的,会形成较大的热影响区。而诸如激光焊接这样的工艺,能够把有限的热量集中输出,所造成的热影响区较小。弧焊所造成的热影响区则位于两种极端情况之间,操作者水平往往决定了弧焊热影响区的大小[29][30]。
计算弧焊的热输入量,可以采用以下的公式:
Q = \left(\frac{V \times I \times 60}{S \times 1000} \right) \times \mathit{Efficiency}
式中Q为热输入量(kJ/mm),V为电压(V),I为电流(A),S为焊接速度(mm/min)。Efficiency(效率)的取值取决于所采用的焊接工艺:手工电弧焊为0.75,气体金属电弧焊和埋弧焊为0.9,钨极气体保护电弧焊为0.8[31]。
[编辑] 扭曲和断裂
由于焊接时金属被加热到熔化温度,它们在冷却时会产生收缩。收缩会产生残余应力,并造成纵向和圆周方向的扭曲。扭曲可能导致产品形状的失控。为了消除扭曲,有时焊接时会引入一定的偏移量,以抵消冷却造成的扭曲[32]。限制扭曲的其他方法包括将工件夹紧,但是这样可能导致热影响区残余应力的增大。残余应力会降低母材的机械性能,形成灾难性的冷裂纹。第二次世界大战期间建造的多艘自由轮就出现过这种问题[33][34]。冷裂纹仅见于钢材料,它与钢冷却时形成马氏体有关,断裂多发生在母材的热影响区。为了减少扭曲和残余应力,应该控制焊接的热输入量,单个材料上的焊接应该一次完工,而不是分多次进行。
其他类型的裂纹,如热裂纹和硬化裂纹,在所有金属的焊接熔化区都可能出现。为了减少裂纹的出现,金属焊接时不应施加外力约束,并采用适当的助焊剂[35]。
[编辑] 可焊性
焊接的质量还取决于所采用的母材和填充材料。并非所有的金属都能焊接,不同的母材需要搭配特定的助焊剂。
[编辑] 钢铁
不同钢铁材料的可焊性与其本身的硬化特性成反比,硬化特性指的是钢铁焊接后冷却期间产生马氏体的能力。钢铁的硬化特性取决于它的化学成分,如果一块钢材料含有较高比例的碳和其他合金元素,它的硬化特性指标就较高,因此可焊性相对较低。要比较不同合金钢的可焊性,可以采用以一种名为当量碳含量的方法,它可以反映出不同合金钢相对于普通碳钢的可焊性。例如,铬和钒对可焊性的影响要比铜和镍高,而以上合金元素的影响因子比碳都要小。合金钢的当量碳含量越高,其可焊性就越低。如果为了取得较高的可焊性而采用普通碳钢和低合金钢的话,产品的强度就相对较低——可焊性和产品强度之间存在着微妙的权衡关系。1970年代开发出的高强度低合金钢则克服了强度和可焊性之间的矛盾,这些合金钢在拥有高强度的同时也有很好的可焊性,使得它们成为焊接应用的理想材料[36]。
由于不锈钢含有较高比例的铬,所以对它的可焊性的分析不同于其他钢材。不锈钢中的奥氏体具有较好的可焊性,但是奥氏体因其较高的热膨胀系数而对扭曲十分敏感。一些奥氏体不锈钢合金容易断裂,因此降低了它们的抗腐蚀性能。如果在焊接中不注意控制铁素体的生成,就可能导致热断裂。为了解决这个问题,可以采用一只额外的电极头,用来沉积一种含有少量铁素体的焊缝金属。铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的可焊性也不好,在焊接中必须要预热,并用特殊焊接电极来焊接[37]。
[编辑] 铝
铝合金的可焊性随着其所含合金元素的不同变化很大。铝合金对热断裂的敏感度很高,因此在焊接时通常采用高焊接速度、低热输入的方法。预热可以降低焊接区域的温度梯度,从而减少热断裂。但是预热也会降低母材的机械性能,并且不能在母材固定时施加。采用适当的接头形式、兼容性更好的填充合金都能减少热断裂的出现。铝合金在焊接之前应清理表面,除去氧化物、油污和松散的杂质。表面清理是非常重要的,因为铝合金焊接时,过多的氢会造成泡沫化,过多的氧会形成浮渣[38]。
[编辑] 极端环境下的焊接
水下焊接
除了在工厂和修理店这样的可控制环境下工作外,一些焊接工艺还可以在多种环境下进行,如户外、水下、真空(如太空)。在户外作业,如建筑建设和修理工作中,常采用手工电弧焊。需要保护气体的焊接工艺通常不能在户外进行,因为空气的无序流动会导致焊接失败。手工电弧焊还可用于水下焊接,如焊接船体、水下管道、海上作业平台等。水下焊接较常用的工艺还有药芯焊丝电弧焊等。在太空中进行焊接也是可行的:1969年,苏联宇航员第一次在真空环境下试验了手工电弧焊、等离子弧焊和电子束焊接。在那以后的几十年中,太空焊接技术得到了很大的发展。今天,研究者们仍在尝试将不同的焊接技术转移到真空中进行,如激光焊接、电阻焊和摩擦焊等。这些焊接技术在国际空间站的建设中起了很大的作用,透过真空焊接技术,在地面搭建好的空间站子模块得以在太空中组装成型[39]。
[编辑] 保护措施
焊工穿着防护头盔、手套和防护服进行弧焊操作
在缺乏保护的情况下进行焊接作业是十分危险而且有害健康的。通过采用新技术和合适的保护措施,焊接时发生事故和死亡的危险可以大大降低。常用的焊接技术往往采用开放式电弧或火焰,很容易造成烧伤。焊工通过加穿个人防护设备,如橡胶手套、长袖防护夹克等来避免人体暴露在高温和火焰下。除此之外,焊接区域的强烈光照会造成电光性眼炎之类的疾病,因为焊接时产生的大量紫外线会刺激并破坏角膜和视网膜。在进行弧焊时,必须佩带保护眼睛的护目镜或防护头盔。近年来开发的新型防护头盔,可以随着入射紫外线的强度改变护目镜片的透光度。为了保护焊工之外接近焊接现场的人,焊接工作现场往往用半透明的保护幕围起来。这些保护幕通常是聚氯乙烯制成的塑料幕布,能够保护附近的无关人员免受电弧产生的高强度紫外线的照射,但是保护幕不能完全代替护目镜和头盔[40]。
焊工还会受到危险气体和飞溅材料的威胁。诸如药芯焊丝电弧焊和手工电弧焊这样的焊接工艺会产生含有多种氧化物的烟雾,可能会造成金属烟热之类的职业病。焊接烟雾中的小颗粒也会影响工人的健康,颗粒的尺寸越小,危害越大。另外,很多的焊接工艺会产生有害气体和烟气,常见的如二氧化碳、臭氧和重金属氧化物。这些气体对没有经验和有效通风措施的操作人员危害很大。值得注意的还有,很多焊接工艺所采用的保护气体和原材料是易燃易爆的,需要采用适当的防护措施,如控制空气中氧气的含量、将易燃易爆材料分开堆放等[41]。焊接排烟设备常用来抽散有害气体,并通过高效率有隔板空气过滤器来过滤。
[编辑] 经济性和发展趋势
焊接的经济成本是其工业应用的重要影响因素。影响焊接成本的因素很多,如设备、人力、原材料和能量成本等。焊接设备的成本对不同工艺来说变化很大,手工电弧焊和可燃气焊接相对成本低廉,激光焊接和电子束焊接则成本较高。由于某些焊接工艺的成本高昂,一般只用于制造重要的部件。自动焊接设备和焊接机器人的设备成本也很高,因此它们的使用也受到相应的限制。人力成本取决于焊接的速度、每小时工资和总工作时间(包括焊接和后续处理)。原材料成本包括购置母材、焊缝填充材料、保护气体的费用。能量成本则取决于电弧工作时间和焊接的能量需求。
对于手工焊接来说,人力成本往往占总成本的很大一部分。因此,手工焊接成本的降低往往着眼于减少焊接操作的时间,有效的方法包括提高焊接速度、优化焊接参数等。焊接之后的除渣也是一件费时费力的工作。因此,减少焊渣能够提高安全性、环保性,并降低成本,提高焊接质量[42]。机械化和自动化作业也能有效地降低人力成本,但另一方面增加了设备成本,还需要额外的设备安装和调试时间。当产品有特殊需求时,原材料成本往往随之水涨船高。而能量成本通常是不重要的,因为它一般只占总成本的几个百分点[43]。
近年来为了减少高端产品中焊接的人力成本,工业生产中的电阻点焊和弧焊大量采用自动焊接设备(尤其是汽车工业)。焊接机器人能够有效地完成焊接,尤其是点焊。随着技术的进步,焊接机器人也开始用于弧焊。焊接技术的前沿发展领域包括:异型材料之间的焊接(如铁和铝部件的焊接连接)、新型焊接工艺,如搅拌摩擦焊(friction stir welding)、磁力脉冲焊(magnetic pulse welding)、导热缝焊(conctive heat seam welding)和激光复合焊(laser-hybrid welding)等。其他研究则集中于扩展现有焊接工艺的应用范围,如将激光焊接应用于航空和汽车工业。研究者们还希望进一步提高焊接质量,尤其是控制焊缝的微观结构和残余应力,以减少焊缝的变形断裂
⑨ 现在有哪些新型焊接技术
我们刚抄做完金工实习,但是天冷不想一直打字,呵呵,就简单说下吧:
除电焊,气焊以外还有
埋弧自动焊
气体保护焊:氩弧焊 二氧化碳气体保护焊
电阻焊:点焊 逢焊(也叫滚焊) 对焊
钎焊
新型焊接技术:摩擦焊 超声波焊 爆炸焊 电渣焊 电子束焊 激光焊
相机不在,否则就拍了传你了,呵呵。你可以借本书看看
⑩ 不用气二保焊的效果与电焊有区别吗
自保焊是脱胎于电焊的一种新型焊接技术,其中实用价值要高于传统的电焊,但是由于自保焊刚刚兴起,技术和原材料供应存在一定缺陷,导致自保焊一直没有普及下去,相信很多人都不知道这两者的区别吧!下面就拿自保焊和传统的电焊相互对比,希望能够帮助到你们!
两者相互对比下,自保焊无论是技术上还是便捷性方面都要远高于传统的电焊,可是唯一的缺点也是导致自保焊没有普及下来的真正原因,那就是没有电焊所产生的消费低。而在国内大多数用电焊的地方都不是太注重美观和便捷,大型焊接现场不需要便捷的焊机,只需要一直能工作的就行了,而小型的焊接现场则是不需要那么高的成本去花费!
因此,自保焊的技术含量以及便捷性虽然远超于传统电焊,但是如果不解决焊丝问题,相信自保焊技术是很难得到广泛应用的!