高分悬赏 大专焊接论文 可以给RM,B

Question

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Answer 1

高能束流焊接的功率密度（Power Density）达到105W/cm2以上。
束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。属于高功率密度的热源有： 等离子弧、电子束、激光束及复合热源 激光束+Arc（TIG、MIG、Plasma）。

当前高能束流焊接被关注的主要领域是：①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。②新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。

1、激光焊接的最新进展

1.1 新型激光器

（1）直流板条式（DC Slab）CO2激光器、（2） 二极管泵浦的YAG激光器、（3）CO激光器、（4）半导体激光器、（5）准分子激光器。

1.2 激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式

以美国PRC公司为例，几年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000W，而近期的主导产品是4000~6000W，6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35 mm和40 mm.

1.3 设备的智能化及加工的柔性化

尤其是对YAG激光，由于可用光纤传输，给加工带来了极大的方便。

其主要特点是：①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位（可达6个）加工。③光纤长度最长可达60m.④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。

1.4 束流的复合

最主要的是激光－电弧复合。深熔焊接时，熔池上方产生等离子体，复合加工时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合加工可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。

激光－电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA.通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。

GMA 成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。

从能量观点看，激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度；二是两热源相互作用的叠加效应。

GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。

Laser -TIG Hybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接，与激光单弧复合焊相比，焊接速度可增加约1/3，线能量减小25%.

英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是：提高焊接速度和熔深；由于电弧加热，金属温度升高，降低了金属对激光的反射率，增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上，还要在12 000W CO2 激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行，并为机器人进行PALW打基础。

1.5 激光、工件与保护气体相互作用的研究

1.6 铝合金的激光焊接

铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的反射率以及导热性好，难以达到蒸发温度、难于诱导小孔的形成（尤其是对Mg含量比较小时）以及容易产生气孔。提高吸收率的措施除了表面化学改性（如阳极氧化）、表面镀层、表面涂层等外，也有用激光－TIG、激光－MIG的报道，其中MIG－ DC electrode position方法由于表面的清理作用强和加丝的合金化作用效果为好。

最近，比利时的L Cretteur和法国的S Marya对6061铝合金进行了混合气和焊剂的CO2激光焊。在给定的试验条件下表明：70%He+30%Ar、气流方向与焊接方向相反时效果为好；针对穿透焊接时焊缝背面容易产生下垂缺陷，采用75% LiF+25%LiCl的焊剂，起到了祛除氧化、改善熔化金属与背面母材的接合，使背面焊缝具有“上翘”效应，在较宽的参数区间内形成了规整的焊道。对6061铝合金的焊接表明，焊缝强度可达到母材的90%.

1.7 激光熔覆

激光熔覆与其它表面改性方法相比，加热速度快、热输入少，变形极小；结合强度高；稀释率低；改性层厚度可精确控制，定域性好、可达性好、生产效率高。

激光熔覆除用于民品外，英、美等国也已用于航空机发动机Ni基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修复。

2、电子束焊接和等离子弧焊接的最新进展

国外电子束焊接发展可归结为：超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子束流特性诊断、束流与物质作用机制研究以及非真空电子束焊设备及工艺的研究等。

在日本，加速电压600kV、功率300kW的超高压电子束焊机已问世，一次可焊200 mm的不锈钢，深宽比达70：1.

日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上，通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷；日本采用双抢实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形良好。

法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊接机也颇引人关注。

关于非真空电子束焊接，德国实现了母材为Al Mg0.4 Si1.2的旋转件的填丝焊接，加丝材料为AlMg4.5Mn，送丝速度35m/min，焊接速度高达60m/min.该研究在斯图加特大学的25kW电子束焊机上完成。

非真空电子束焊接在汽车制造领域一直倍受重视。例如，手动变速器中同步环与齿轮的非真空电子束焊接，生产率已超过500件/小时。

最近，德国和波兰的学者共同研制了真空电子束焊接时安装于真空室中的非接触测温装置，测量点最小直径1.8 mm，主要用于陶瓷和硬质合金的钎焊，该装置可排除随机的热流的干扰，测量精度高。

在等离子弧焊接方面，变极性等离子弧焊以及铝合金穿孔等离子立焊是关注点之一。

3、国内高能束流焊接现状

在国内，高能束流焊接越来越引起更多相关人士诸如焊接、物理、激光、材料、机床、计算机等工作者的关注。国内在设备水平上，与国外有一定差距，但在工艺研究上，水平则较为接近，甚至在某些方面还有自己的特色。

3.1 激光焊接

在设备生产与研究上，主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。
国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光-电弧复合热源的应用、激光堆焊等。清华大学从声和电的角度，分析了熔透状态的声信号，提出了激光焊接等离子体的等效电路及电特性数学模型；在抑制等离子体的负面效应方面，清华大学张旭东、陈武柱等提出了侧吸法；国家产学研激光技术中心的肖荣诗、左铁钏提出了双层内外圆管吹送异种气体法；西北工业大学的刘金合提出了外加磁场法。

3.2 电子束焊接

我国自行研制电子束焊机始于1960年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场提供小功率的电子束焊机。

近年来，出现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套的引进方式，这种方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善的售后服务。

目前，以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平，而价格仅为国外同类产品的1/4左右，有明显的性能价格比优势。

在机理及工艺研究上，北京航空工艺研究所、北京航空航天大学、天津大学、上海交通大学、西北工业大学、中国科学电工所、桂林电器科学研究所、西安航空发动机公司、航天材料及工艺研究所开展的工作涉及熔池小孔动力学、电子束钎焊、接头疲劳裂纹扩展行为、接头残余应力、填丝焊接、局部真空焊接时的焊缝轨迹示教等。

3.3 等离子弧焊接

在等离子弧焊设备方面，西北工业大学开展了脉动等离子喷焊技术研究，通过在工件和喷枪阳极（喷嘴）间接入高频的IGBT无触点开关，成功地实现了转移弧和非转移弧的高频交替工作，实现了单一电源下的等离子喷焊。西安交通大学开展了适宜于Al、Mg 及其合金的变极性等离子弧焊设备的研究，主弧的正、负半波分别由两台直流电源供电，对工件（铝）实现了变极性焊接，它不仅使电弧稳定，而且还有可靠的阴极清理作用。北京航空工艺研究所开展了脉冲等离子弧焊的“一脉一孔”的工艺研究；在穿孔等离子弧焊小孔特征及行为检测方面，哈尔滨工业大学、北京航空工艺研究所以及清华大学分别通过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分析，检测小孔的建立、闭合以及小孔尺寸；天津大学的王惜宝、张文钺分析了等离子弧粉末堆焊时粉末在转移弧中的输运行为及其主要影响因素，计算了铁基合金粉末和碳化硼粉末、不同参数下在弧柱中的输运速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量分布。在重要的应用方面，西安航空发动机公司利用自制的电源设备配以进口的等离子焊枪，实现了某航空发动机工艺的改进。

Answer 2

字化焊机发展趋势分析

先进制造技术的一个重要发展趋势是工艺设计从经验判断走向定量分析，其方法就是将数值模拟技术与物理模拟和人工智能技术相结合，确定工艺参数，优化工艺方案，预测加工质量，使生产过程从“理论 - 实验 - 生产”转变为“理论 - 计算机模拟 - 生产”。

随着人工智能技术、计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术的溶入，促使弧焊技术向着焊接工艺高效化，焊接电源控制数字化、焊接质量智能化以及生产过程机器人化方向发展。本项申请课题即属于这一领域重要研究内容。

趋势判断和需求分析

2l 世纪制造业趋于全球化、网络化、集成化、虚拟化、异地化、数字化，计算机、信息技术的快速发展将促进制造领域逐渐与其融合，焊接作为制造领域中重要的材料加工和结构生产力，也正在与信息技术紧密结合，由于焊接过程的多变性和复杂性，利用数字化技术，使焊接设备从简单的机电产品变成一种精密去万通商联上面找生意！密加工仪器，将是焊接设备发展方向。

焊机的数字化包括两方面的内容。一是主电路的数字化，另一个是控制电路的数字化。

逆变技术的出现为焊机的主电路数字化提供了条件。焊接电源从模拟式焊机发展到逆变式焊机，实际上是完成了主电路从模拟到数字化的跨越。焊接电源主电路的数字化使得焊接电源至少在两方面的性能得到了提高：①焊接电源的功率损耗大大减少，使得焊接电源的效率达到 90 ％以上。②随着工作频率的提高，回路输出电流的纹波更小，响应速度更快，因此焊机可以获得更好的动态响应特性。

早在 70 年代初逆变器已应用于中频加热领域。 1982 年瑞典 ESAB 公司率先推出了晶闸管弧焊逆变器产品之后，美国的 Lincoln 、 Miller 、 Powcon 公司，芬兰的 Kemppi ，瑞士的 ELTRON ，日本的大坂变压器公司等国际著名的焊接设备公司都相继推出了各自的弧焊逆变器产品。 1981 年在德国埃森举办的世界焊接与切割博览会上，首次展出了 4 个厂家的晶闸管式和晶体管式弧焊逆变器，主要用于焊条电弧焊、低压引弧式钨极氨弧焊和 CO2 气体保护焊，最大电流为 350A 。到了 1989 年在同样的博览会上已有 30 多个厂家展出弧焊逆变器。除场效应管式、晶体管式弧焊逆变器以较大的比例增长之外，开始出现 IGBT 式弧焊逆变器，最大容量 500A ，其用途进一步扩展到等离子切割等领域。

1993 年，在德国埃森国际焊接与切割博览会上，展出了各种规格和用途的弧焊逆变器，其应用范围包括手工电弧焊、 TIG 焊、 MIG/MAG 焊、 C02 焊等。容量在 130 -630A 之间，逆变频率为 2-2OkHz 。其中，额定电流 130A ，负载持续率 35 ％的场效应管式强焊逆变器，重量仅有 4Kg ，逆变频率为 100-130KHz 。

据调查，到 1996 年日本日立公司 IGBT 逆变焊机已占其生产的 MIG/MAG 焊机的 70 ％，占 TIG 焊机的 95 ％以上，占切割机的 100 ％。 IGBT 式逆变焊接电源将成为未来逆变焊机的发展方向。

在我国，弧焊逆变器的发展是十分快的，前景也十分可观， 70 年代末我国着手研制晶闸管式弧焊逆变器， 80 年代初取得初步成果。上海威特力焊接设备制造有限公司是专业生产 IGBT 逆变焊接电源和专用焊接设备的高科技企业，在逆变焊机的生产领域在国内有很高的知名度。

20 世纪 90 年代末奥地利 Fronius 全数字化焊机进入中国市场，数字化焊机的发展引起了广泛的关注。与模拟控制系统相比，数字化弧焊电源具有以下显著特点：

①拓宽功能 。电源外特性山软件灵活控制，容易实现一机多用，对于自动焊机，可以增加焊接参数预置、记忆与再现等功能。利用精确的数字控制，采用电子电抗器和波形控制等技术能实现高效气体保护焊，包括高速焊接和高熔敷率焊接。

②适应性强 。利用计算机的存储功能和高速、高精度数字信号处理技术，可以使焊机向多功能化和智能化发展，便于在焊机中引入自适应控制、模糊控制、神经网络控制等现代控制方法，进行焊接参数的优化、焊接质量的控制等。

③操作性好 。利用单片机及专用数字信号处理器的高速计算能力和丰富的外部接口与通讯能力，在引入模糊控制等智能控制技术的基础上可以实现简单的焊接参数一元化调整，实现逆变焊机的“傻瓜式”操作。

④易于开发 。许多任务既能通过硬件、也能通过软件完成，可以用一台电源为基础，通过配合不同的控制箱，利用积木方式构成不同类型的焊机。焊接电源的开发周期短、成本也低。

⑤便于升级 。同一类型的焊机，功能的改进可以只通过软件设计来实现，对现今技术更新特别快的时代，可以大大提高焊机的使用寿命和使用范围。在为焊接专机配套时，可以灵活改变焊机的性能，便于实现专机专配。

数字化焊接电源控制系统的研制开发将为上海威特力焊接设备制造有限公司系列化高档焊机生产奠定基础。同时，由于采用了数字化控制技术，焊接电源已不再是单纯的焊接能量提供源，还应具有数字操作系统平台、多特性适应调整、送丝驱动外设及接口、焊接参数动态自适应调整、过程稳定质量原评定、保护及自诊断提示以及远程网络监控、生产质量管理等功能，焊接电源的概念实际上已拓宽为焊接电源系统。因此，在学术水平和使用价值方面都具有重要意义。数字化焊机在国内的研究仅处于实验室阶段，但数字化焊机凭借无与伦比的强大优势，必将成为焊接设备的主流，是未来之星。

需要更好的就要用钱买了

Answer 3

我回答了 呵呵 假装给你发邮箱了 你 现在给分呵呵 哈哈哈 偷笑本回答被提问者采纳

Answer 4

去找个专业的公司