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1 精密焊接工艺技术 (1)激光焊接 1）激光焊接过程 激光焊接是利用能量密度很高(105一107W／cm2) 的激光束聚焦到工件表面,使辐射区材料表面出现熔融而粘合形成的焊接。 激光除具有反射、折射、绕射及干涉等光的共性外，还具有单色性好、相干性好、方向件好和强度高的优点。机光焊接正是应用激光在空间和时间上集中度，时间焊接的。一束高亮度的激光、经聚焦后光斑直径可小到几微米而产生巨大的能量密度，在极短时间内使材料熔化，而进行激光焊接。激光焊接待别适合于自熔焊接，不加填充料。 2）激光焊接的优点 1.激光连续焊接效率高、消耗能量小，可实现小尺寸的焊接。 2.激光焊接过程极为迅速，被焊材料不易氧化、焊点小、焊缝窄、热影响区小，焊接变形小、精度高。适用于微型精密、排列密集、受热敏感的焊件，常可免去焊后矫形、加工工艺。 3.激光焊接不产生焊渣，工件表面不出现氧化膜。除能够焊接金属材料，还可焊接非金属材料及普通焊接难接近的部位。并可透过惰性气体或空气对工件进行焊接，故适用于微型、精密、排列密集、受热敏感的焊件，真空管内的焊接加工等，适应性广。 本文来自www.eadianqi.com 4.激光焊接对工件引起的热影响很窄，焊缝耐腐蚀性高。 5.可焊接同种金属，也可焊接异种金属，甚至还可焊接金属与非金属材料。可以进行薄片间的焊接、丝与丝之间的焊接，也可进行薄膜焊接和缝焊。适用十其他焊接方法难以或无法进行的焊接。 6.由激光熔化的材料所具有的机械承载能力一极高于母体金属的承载能力，内于这种性能，可以在焊后进行剧烈的成型加工操作，特别是能够进行象弯曲凸缘之类的冷成型加工，或承受巨大的内部压力。 7.焊接系统具有高度的柔性，易于实现自动化。 8.设备投资加大，焊接件拼装精度要求高。 3）激光焊接工艺要求 激光功率密度一般为5×105-5×107W／cm2，发散角为2mrad内低阶模激光。激光深熔焊接多采用CO2激光器，功率为数千瓦至数十千瓦的低阶模激光器。激光焊接常采用保护气体，主要是抑制光致等离子体和排除空气使焊缝免遭污染，不同保护气体抑制等离子体的效果不同。从获得最大熔深考虑，氦气效果最好，氮气次之，氮气最差。激光焊接对最低焊接速度由限制，在一定的激光功率下，降低焊接速度，单位长度焊缝输入能量增加，熔深增加，但速度过低，熔深不会再增加，而是焊缝变宽，使小孔崩溃，焊接过程蜕变为传导型。在维持小孔效应的最低临界焊速下，可得到最大熔深。这个最大焙深是激光功率的函数，还受到光束质量，聚焦光路、焦斑直径，保护气体等一系列国素的影响。各种材料对激光焊接的焊接性与对传统焊接方法的可焊性类似，可参阅有关手册了解激光的可焊性。 本文来自www.eadianqi.com （2）电子束焊接 电子束焊接是在真空条件下，利用聚焦后被加速的能量密度极高(106一108W／cm2)的电子束，以极高速度冲击到工件表面极小面积上。在极短的时间(几分之一微秒)内，其能量大部分转变为热能，从而引起材料的局部熔化达到焊接的目的。 加工装置由四大基本系统组成：电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统。电子枪是用来发射高速电子流并加以初步聚集的系统。真空系统作用是保证真空里所需的真空度。因为电子只有在高真空厂才能高速运动。同时阻止发射阴极不至于在高温下被氧化。控制系统作用是控制电子束大小，方向以及工作台移动等。电子束加工对电源系统要求很高。 电子束焊接时，控制电子束能量密度，使焊件焊接头处的金属熔融，在电子束连续不断地轰击下，形成一个被熔融金属环绕着的毛细管状的燕气管，如果焊件按一定速度沿着焊件接缝与电子束作相对移动，则接缝上的燕气管由于电子束的离开而重新凝固，使焊件的整个接缝形成一条焊缝。电子束焊接可以焊接几乎所有用熔焊方法可焊的金属材料，它可焊接欢烙金属、化学性能活泼的金用：可焊接很薄的工件，也可焊接几百毫米厚的工件；还可焊接用一般焊接方法难以完成的异种金属焊接。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 电子束焊接一般不用焊条，焊接过程在真空中进行，因此焊缝化学成分纯净，焊接接头的强度往往高于母村。焊接形式各种各样，可满足不同金属结构焊接的需要。 由于电子束能够极其微细地聚焦?，可聚焦到微米级，是一种精密微细的加工方法。电子束能量密度很高，能够瞬时熔化，实行焊接，是一种非接触式加工，工件不受机械力作用。 2 现代切割工艺技术 1.激光切割 激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射处的材料迅速熔化、气化、烧蚀或达到燃点，同时借助光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现割开工件的一种切割方法。 （1）激光切割主要方式： 1)气化切割。切口部分的材料以蒸气或渣的形式排出。是切割不熔化材料(如木材、碳和某些塑料)的基本形式。 2)熔化切割。当被切材料的切口处受到较低功率密度的激光作用时，主要是发生熔化。在气流作用下，切口料以熔融物质的形式由切口底部排出。 3)反应熔化切割，采用氧气或其他反应气体吹气，气体与被切材料产生放热反应，在激光辐照之外，提供了另一个切割所需的能源。在吹氧切割钢板时大约切割所需能量的60％是来自铁的氧化反应。 本文来自www.eadianqi.com （2）激光切割的特点： 1)质量好。激光的光斑小、能量密度高，切速快，切口宽度窄，切割面光洁美观热影响小，热变形小。 2)效率高。可实现高速切割，切割速度可达每分钟数米至数十米 3)柔性高。易实现自动控制，可切割任意形状、尺寸的板材。 4)材料适应性好。几乎可切割任何金属利非金属材料。 （3）激光切割的应用范围 激光切割可广泛用于各种材料(金属和非金属)的切割，涉及汽车、钢铁、石油、电子电器、航天航空、医疗器械和一殷制造业中各种板材切割。采用同轴吹氧工艺切割金属材料，可提高切割速度和切口质量：切割纸张，木材等易燃材料时，可采用同轴吹保护气体(一氧化碳、氮气、氮气等)，能防企烧焦和切口缩小；切割陶瓷、玻璃、石英等脆性材料时，采用热应力切割：对布料、纸张还可作分层切割。 2.高压水射流切割 高压水射流切割是利用水或水中加添加剂的液体，经水泵至增压器，再经贮液蓄能器使高压液体流动乎稳，最后由人造蓝宝石喷嘴形成300～900m/s(约为音速的1～3倍)的高速液体束流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的。高速液体系流的能量密度可达102w／mm2，流量为7.5L／min特别适于各种软质有机材料切割加工。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 高压水射流切割的特点： (1)加工精度较高，切边质量较好。 (2)液体束流的能量密度高、流速亦高，工件切缝很窄(0.075-0.40mm)，切口平整，无热变形，无边缘毛刺，喷嘴寿命耐久。喷嘴和加工表面无机械接触，切割速度快，效率高，切割无污染。 (3)无灰尘、无污染，加之加工区温度低，不破坏材料内部组织。 (4)设备维护简单，操作方便，切割智能化程度高。 (5)应用范围广，广泛应用于各种金属、非金属、复合材料板的切割，以及陶瓷、石料的拼花加工、艺术玻璃制作、汽车制造等领域。对切割材料无选择，节省材料。 高压水射流切割的液体流束直径为0.05—0.38mm，可以加工很薄，很软的金属和非金属材料，己广泛用于铝、铅、铜、钦合金板、复合材料、石棉、石墨、混凝土、岩石、软木、地毯、胶合板、玻璃纤维扳、橡胶、棍布、纸、塑料、皮革、不锈钢等近80种材料的切割。用计算机控制实现复杂形状的切割加工。 高压水切割机是集机械、电子、计算机、自动控制技术于一体的高新技术。是当今领先切割手段， 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 3.超声切割技术 超声切割是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛展、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料。特别适合硬脆材料切割。 超声切割时，高频电源联接超声换能器(参见图3—27)，由此将电振荡转移为同一频率、垂直于工件表面的超声机械振动，其振幅仅O.005—0.0lmm，再经变幅杆放大至0.05-0.1mm，以驱动工具端面作超声振动。此时，磨料悬浮液在工具的超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液微粒和粉末。同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环、磨粒的不断更新、切割产物的不断排除，实现了超声加工的目的。 总之，超声切割是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象，综合切割作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声切割。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 |