机械焊接技术分析

黄唤

摘 要：随着我国经济和科技的快速发展，逐渐完善了焊接技术，在机械加工行业领域中越来越广泛的应用各种焊接技术。焊接技术对机械设备的制造、安装和检修等各个环节都有着非常重要的作用。设备在静载和动载条件下运转状态以及使用的周期、成本、安全生产和经济效益等问题都是由机械构件焊接质量的好坏直接决定的，由此可见在工业领域中焊接技术的重要性。所以本文主要对机械焊接技术进行了具体的研究和分析。

关键词：机械焊接技术；电子束焊接技术；超声波焊接技术

中图分类号：TG44 文献标识码：A

文章编码：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

我国经济和科技的快速发展加快了我国机械行业的发展速度，提高了我国机械制造技术的水平。在制造机械的过程中，机械制造的质量是由焊接技术的好坏直接决定 [1]。

1电子束焊接技术

1.1电子束焊技术的特点

德国是最先应用电子焊接技术的国家，之后进一步发展和推广这一技术，使其不断成熟。与传统的焊接工艺相比，其具有很高的能量密度，较小的热变形、能够精确控制电子束焊接参数、具有很高的焊接速度以及可以在真空中进行焊接等，这些都是电子束焊接技术具有的特点，因此其具有越来越广泛的应用。

1.2工作原理

用电子枪中聚集的高速电子束轰击工件的接缝处，在实际的轰击过程中，会转变机械能，也就是动能转换为热能的过程，这样焊接过程中需要的热能就会产生出来，通过对这些热能进行利用，可以将焊接工作顺利的完成。

1.3应用

在精密元器件和电子仪表的生产中广泛的應用这一技术，其不但具有很高的焊接水平，同时具有很快的焊接速度等优势，从而可以将封装焊接、加热焊接等难题有效的解决。在生物医药行业中也可以使用电子束焊接技术，从而为焊接点清洁度的要求提供保障。

2激光焊接技术

1.1特点

激光加工技术中重要的部分之一主要是激光环节技术，其是一种高能束的热传导技术。与传统焊接方法相比，其主要有以下几方面的特点：（1）具有集中的热源，对激光焊接具有很小的热影响区，对于非常精密的零部件也可以焊接，从而降低被焊接工件的收缩和变形。（2）焊缝表面具有很好的质量，很高的强度，同时与其它焊接工艺相比，其具有更快的焊接速度。（3）可以灵活的控制激光束，在任何地方都可以利用光学镜片进行聚焦。（4）对异种合金的焊接相比，其更加容易焊接，甚至可以焊接金属与非金属。

1.2工作原理

激光焊接技术主要是将周围的热量利用抛物镜或者凸透镜汇集起来，这时高温度的热源就是激光[2]。在工件接缝的表面对其进行直接使用，可以达到焊接的目的。由于不同的工件，所以其会使用不同的激光焊接技术，一般传导焊接和小孔焊接是经常使用的两种激光焊接方式。

1.3应用

在航天航空工艺中，激光焊接技术主要的作用是修复损坏的工件；在汽车制造领域中，激光焊接技术主要的作用是制造散热器和传动轴等零部件。在船舶制造业中，激光焊接技术的主要作用是处理焊接过程中的变形和翘曲状况，同时可以节省工作时间，而且将工作效率大大提高；在生物医学中领域的牙科中主要使用这一技术，其具有很好的应用效果；在电子工业领域中，主要将这一技术使用在半导体和集成电路设备的封装中，而在研发真空的器件时，其发挥的作用也是非常重要的。

3搅拌摩擦焊接技术

3.1特点

相对于普通摩擦焊接技术和熔焊技术来说，搅拌摩擦焊接技术主要有以下几个特点：（1）不容易熔化被焊材料，将因金属熔化带来的复杂冶金化学反应问题大大减少和消除，同时对于具有很大差异性的金属材料和异种金属也可以进行焊接。（2）可以在同一台设备上同时焊接金属和非金属。（3）搅拌摩擦焊接接头所具有的一个特性是细化的锻造组织，在实际的熔焊过程中，气孔、裂纹和元素烧损等冶金缺陷不会出现。（4）具有很低的焊接温度，焊缝之间具有很小的凸起和变形。（5）投资设备的成本比较低、具有很低的焊接耗能、简化的焊接过程，从而可以将运行费用和投资费用大大减少。（6）在焊接过程中，烟雾、粉尘、噪声和各种辐射不会产生，因此其具有绿色环保性和较高的性价比。

3.2工作原理

随着科学技术的断发展，普通摩擦焊接技术逐渐演化成搅拌摩擦焊接技术，其对材料摩擦受热形变和机械作用力的特点进行了充分的应用。在实际的焊接过程中，在被焊工件的待焊部位慢慢的插入旋转着的搅拌头，其中摩擦热的现象主要是通过搅拌头和被焊材料之间的摩擦阻力形成的[3]。材料在摩擦热的作用下逐渐产生软化和塑形变形的现象，同时将形变能释放出来。沿着焊接坡口的缝隙逐渐向前移动搅拌头，从搅拌头的前部向后部逐渐转移热塑化的材料，这样就会在搅拌头轴肩的压力下，使工件之间永久性连接的目的得以实现。

3.3应用

（1）在航空航天工业中的应用，搅拌摩擦焊接技术的接头强度和焊接质量可以为火箭的成功发射提供保障；在结构件的制造过程中应用这一技术可以缩短制造工期，节省制造的成本。如在飞机蒙皮、加强件之间的连接、飞机壁板和壁板的连接以及外挂燃料箱中都对这一技术进行了广泛的应用。（2）在核能技术领域中，搅拌摩擦焊接技术主要应用在挤压和轧制板之间。（3）在交通制造业中，主要在高速列车、地铁车厢、汽车发动机引擎、逃生工具、成体框架以及车门预成形结构件中应用搅拌摩擦焊接技术。（4）在船舶和海洋工业中，搅拌摩擦焊接技术应用到快艇和游艇的甲板、船用冷冻器、防水隔板等这些部件中。

4等离子弧焊接技术

4.1特点

等离子电弧的能量密度、温度和刚直性比较高，相对于一般的电焊弧技术相比，其具有以下几个特点：（1）具有很强的熔透能力，可以一次想将8-10mm厚的不锈钢板在不开坡口和不加填充焊丝的情况下焊透。（2）焊缝质量对弧长没有敏感的变化，造成这种现象的主要原因是电弧的形态与圆柱形相似，而且具有很好的挺值度，弧长变化对加热斑点面积具有很小的影响，从而使均匀的焊缝形状容易获得。（3）等离子电弧具有很高的电离度，而且在具有较低电流的同时仍然保持稳定，因此对于微型精密零件也可以焊接。

4.2工作原理

准确的来说等离子弧焊接技术应该是压缩电弧焊接技术，其主要是最大程度压缩焊炬的整个电弧，加快其中等离子的效应，之后电弧就逐渐形成了一个强大的留热源，其具有稳定性和单向性，当其温度达到一定的临界点时，即16000k-33000k，就可以直接焊接金属。一般转移型和非转移性是企业最为常用的等离子弧焊接技术。

4.3应用

等离子弧焊焊接技术可以应用于不锈钢、铝和铝合金、蒙乃尔合金以及钛和钛合金中等乌极氩弧焊焊接。而且在航天、航空、核能、电子业和造船业等各个领域也广泛应用这种焊接技术。

5超声波焊接技术

5.1特点

（1）节能环保；（2）不需要装备散烟散热的通风装置；（3）具有很低的成本和很高的工作效率；（4）自动化生产比较容易实现；（5）具有很高的焊接强度，焊接的牢固性比较好；（6）焊点比较美观，可以使无缝焊接的目的得以实现，而且具有很好的气密性。

5.2工作原理

在超声波焊接的过程中，发生器会将20KHz或15KHz具有高压性和高频性的信号发射出来，利用能量转换系统，将这种信号轉化为一种具有高频性的机械振动，从而在塑料品的工件中可以进行广泛的使用。接口温度的升高主要是利用摩擦力来实现的，当温度与工件的熔点相符合时，工件就会自动熔化，从而对接口处的缝隙进行填充，在冷却定型以后，顺利的完成整个焊接工艺。

5.3应用

由于超声波焊接技术自身具有的特性，其一般广泛的应用在塑料品的加工行业中，但是却很少应用于机械类的加工工业中。

6电渣焊接技术

6.1特点

电渣焊技术的焊接主要是利用电阻热来完成的，其可以将很厚的工件在其没有开坡口的情况下一次性焊接完成，而且气孔和夹渣等问题不容易产生，在焊缝金属化学成分的调整过程中具有重要的作用，同时可以将焊缝金属中的有害杂质降低，所以这一技术具有优质性和高效性。

6.2工作原理

这一焊接技术中的热源主要是电热阻，通过对热源进行应用，将金属和木材进行熔化，之后进行冷却和凝固，从而使各个金属原子之间的连接得以完成。其中熔嘴、非熔嘴电渣焊技术、板极电渣焊技术以及丝级电渣焊技术是经常使用的电渣焊技术。

6.3应用

铁路各个站点的焊接、鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等，这些具有特殊性的地方或者行业会广泛的应用电渣焊技术。

7结论

由此可见，工程机械制造中的重要技术之一主要是焊接技术，从被发现以后，许多最新学科的发展都对其具有一定的影响和指导作用，而且在新材料和新技术的应用过程中，使焊接的新工艺也在不断的增加，而且逐渐从手工焊过渡到自动焊和智能化。随着不断研究和应用自动化焊接技术以及新焊接工艺技术，工程机械产业的制造水平将会进一步提高和发展。

参考文献

[1]夏得昌，刘立功，秦优培.工程机械焊接专机的应用现状和发展趋势[J].金属加工（热加工），2011（05），22：18-20.

[2]陈晓伟，戴汉政，陈增江，曲晓龙，王加庆，张勇.起重机械焊接工艺评定相关标准对比分析与应用[J].起重运输机械，2015（09），12：6-11.

[3]张德芬，宋天民，陈孝文，张国福，尹成江，管建军.机械振动焊接对残余应力的影响及机理分析[J].抚顺石油学院学报，2001（12），01：53-56+63.