世界各工业发达国家都非常重视焊接技术的发展与创新。国外主要工业发达国家的政府很重视焊接技术的发展,他们希望用先进的焊接技术来提高产品的生产质量、提高效率、降低成本,以此来与劳力成本相对低廉的国家进行市场竞争,这是一种战略手段。
激光被认为是21世纪的新能源,激光技术反映一个国家的工业水平。激光在焊接中的应用正引起各国的重视。
国外激光加工设备和工艺发展迅速,现已拥有 100kW 的大功率 CO2 激光器、 kW 级高光束质量的 Nd:YAG 固体激光器,有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作。激光加工设备功率大、自动化程度高,已普遍采用 CNC 控制、多坐标联动,并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。 激光制孔的最小孔径已达 0.002mm ,已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔,达到无再铸层、无微裂纹的效果。 激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割速度可达 15m/min ,切缝窄,一般在 0.1 ~ 1mm 之间,热影响区只有切缝宽的 10% ~ 20% ,最大切割厚度可达 45mm ,已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。 激光焊接薄板已相当普遍,大部分用于汽车工业、宇航和仪表工业。激光精微焊接技术已成为航空电子设备、高精密机械设备中微型件封装结点的微型连接的重要手段。 激光表面强化、表面重熔、合金化、非晶化处理技术应用越来越广,激光微细加工在电子、生物、医疗工程方面的应用已成为无可替代的特种加工技术。 激光快速成型技术已从研究开发阶段发展到实际应用阶段,已显示出广阔的应用前景
电弧焊至今仍是焊接的主要方法,而电弧焊技术的进步主要是由电源的发展带动的。国外企业非常重视焊接电源的开发,而且将电源的开发与电弧物理和焊接工艺技术相结合。每当出现一种新型焊接电源都同时推出新的控制方法。例如当出现晶闸管整流焊接电源就推出波形控制减少飞溅的CO2焊接电源和方波交流焊接电源;当逆变电源出现后就推出变极性电源、STT短路过渡焊接电源等;而当全数字化电源出现后又出现焊接电流和电压与送丝速度同步协调控制的双脉冲铝合金焊接电源和CMT“冷金属过渡”焊接电源等等。这说明焊接电源的发展并不只是电路的设计,它关系到电气技术、微电子技术、控制技术、计算机技术、电弧物理、工艺技术等工程技术人员的联合与合作,需要一个多学科的团队。国内电焊机行业缺乏龙头企业,缺乏这样的团队,是造成国内电焊机发展速度慢、小企业只能在低端产品的生产中挣扎生存的主要原因。
搅拌摩擦焊是20世纪90年代初由英国焊接研究所发明的固态焊接新技术,这是一项带有革命性的创新,由于焊接时金属不熔化、无弧光和热辐射、耗能小、效率高、工件变形小等诸多的优点,而迅速得到推广应用。目前已经在飞机、火箭、快艇、邮轮、火车车厢等铝合金结构制造领域得到应用。国内一些研究所和高校已经购买了英国的专利技术使用许可证,开始自己的创新活动,并部分应用于生产。
以下几项技术有助扩展激光焊接的应用范围及提高激光焊接自动控制水平
l、填充焊丝激光焊,激光焊接一般不填充焊丝,但对焊件装配间隙要求很高,实际生产中有时很难保证,限制了其应用范围。采用填丝激光焊,可大大降低对装配间隙的要求。例如板厚2mm的铝合金板,如不采用填充焊丝,板材间隙必须为零才能获得良好的成形,如采用φ1.6mm的焊丝做为填充金属,即使间隙增至1.0mm,也可保证焊缝良好的成形。此外,填充焊丝还可以调整化学成分或进行厚板多层焊。
2、光束旋转激光焊,使激光束旋转进行焊接的方法,也可大大降低焊件装配以及光束对中的要求。例如在2mm厚高强合金 钢板对接时,容许对缝装配间隙从0.14mm增大到0.25mm;而对4mm厚的板,则从0.23mm增大到0.30mm。光束中心与焊缝中心的对准允许误差从0.25mm增加至0.5mm。
3、激光焊接质量在线检测与控制,利用等离子体的光、声、电荷信号对激光焊接过程进行检测,近年来已成为国内外研究的热点,少数研究成果已达到了闭环控制的程度。
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