焊接技術最新科技范文

時間:2023-12-07 18:02:33

導語:如何才能寫好一篇焊接技術最新科技,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

焊接技術最新科技

篇1

關鍵詞:焊接 焊接材料 無鉛焊料 高能束流焊接 數值模擬 焊接自動化

21世紀在基礎結構材料發展中,鋼鐵仍然是占主導地位的基礎材料。焊接技術作為現代制造業最重要的加工與成形技術之一,隨著焊接能源的不斷創新與發展,其焊接方式與焊接工藝也實現了較快的發展與提高,如廣泛采用的熱、光、電、機械、化學、聲等能源,借助于熱力學、力學、以及冶金學的相互作用,逐步衍生出獨具特色的焊接物理、焊接冶金學等學科,并推動了焊接制造技術、焊接材料、以及焊接結構工程的快速發展。

一、我國當前焊接技術的發展現狀

隨著鋼鐵材料性能的不斷提升,焊接用鋼向高純度、輕質化、高強化、微合金化的方向發展,與之對應的焊接材料卻難以滿足焊接冶金理論的發展,傳統的焊接評價方式已經落后,尤其是在電子電氣產品的生產中,WEEE、RoHS指令的生效,對無鉛替代釬料的技術挑戰,迫切需要我國加大對無鉛元器件制造、無鉛產品裝備及制造工藝等方面的研究。同時,對鋁、鎂、鈦等輕質材料的不斷應用,擴散焊、高頻焊及摩擦焊等非熔性焊接技術、釬焊、高能束流焊接技術也獲得了快速發展。焊接技術的自動化水平已經成為提高焊接效率和提升焊接質量的重要途徑,特別是在航天航空業、重機制造業、核電工程業等領域,焊接機器人以其成熟的自動化控制技術,實現了對焊接過程中綜合利用電弧焊、壓焊、釬焊等技術的檢測和控制,從而能夠敏銳地在捕捉焊接特征信號的基礎上,實現直接焊接操作。為了實現對焊接過程中復雜物理化學焊接過程的模擬和仿真,利用計算機技術和仿真技術,來實現對焊接熱過程、焊接冶金過程中的應力變形進行分析,從而科學預測焊縫組織與焊接結構的殘余應力及變形參數,從而推動焊接理論的發展。

二、當前我國焊接學科研究成就及進展

1.高品質焊接材料的生產與應用

鋼鐵生產技術,特別是精煉煉鋼技術與控壓控冷軋技術的發展,使得鋼鐵材料的性能得到了廣泛提升,而與之相對的焊接金屬,由于其自身的非平衡性結晶組織,其沖擊韌度普遍低于母材,因此,發展高品質的焊接材料已經成為當前焊縫金屬亟待解決的重要難題。結合焊接潔凈度的要求,在焊接材料的選擇上,要嚴格控制其鐵合金、礦物質等含量,如高純度鋼帶或焊絲盤圓。同時利用鋼鐵精煉技術,有效減少P、S、O、N等雜質,近些年來對復合合金材料的應用,也在提高冶金凈化工藝上發展了焊接冶金理念。藥芯焊絲技術是焊接材料生產中的關鍵技術,與美國、日本、德國等國家的生產技術相比,我國藥芯焊絲制造技術還有一定的差距,隨著對新進設備和技術的消化吸收,由我國研制的國產藥芯焊絲制造設備,也相繼通過了歐洲機電(CE認證)認證,其自動化技術與檢測技術也達到了歐洲技術要求。

2.對無鉛連接材料及無鉛可靠性技術與標準的突破

隨著2006年WEEE和RoHS指令對電子電氣產品中鉛含量等有毒有害物質的限制與禁止,我國電子工業面臨著開發無鉛連接材料的嚴峻挑戰。在多年來各相關研究機構與高校的通力配合下,在無鉛合金釬料與可靠性方面取得了較大進展。作為當前重要的無鉛合金釬料SnCu(SC)和SnAgCu(SAC),不僅改善了無鉛合金材料的整體性能,也通過添加微量元素,改善了釬料物理性能,也提高了連接接頭的可靠性,如稀土Re的應用,可以有效改善釬料的潤濕、蠕變抗疲勞性能。廣東省作為率先頒布無鉛技術的產業區域,在無鉛焊接材料、無鉛片式元器件,以及無鉛電子制造設備等方面成立了研究聯盟,推動了我國綠色電子產品制造技術的發展。如格力、華為、格蘭仕、美的等電子制造企業對新型無鉛連接材料的應用,提高了我國產品無鉛化制造水平。

3.高能束流焊接技術的應用與發展

激光技術在焊接產業中的應用,特別是激光束與電弧的復合,推動了高能束流焊接技術的迅速發展。借助于新型激光器的應用,如激光與鎢極惰性氣體的復合、與熔化極惰性氣體的復合等,從而取得較好的激光-電弧聯合焊的焊接效果。如百瓦級激光能量與電弧復合技術,對于薄板焊接具有較好的效果,千瓦級激光能量與電弧復合技術,能夠充分發揮激光與電弧的性能優勢,對于鎂合金、鋁合金、高強鋼等材料具有較好的焊接效果;對于萬瓦級激光能量與電弧復合技術,比較適宜對大深度焊縫的焊接,如船板等厚板的焊接要求。在工業生產中,采用12kWCO2激光或10kWCO2光纖激光與熔化極電弧復合技術,來實現對鋼板或筋板的焊接需要。

4.對焊接熱過程中的數值模擬與仿真技術的研究

對于焊接熱過程中的數值進行模擬與仿真,利用計算機技術來獲得焊接過程中的各類復雜邊界條件、殘余應力與變形特征、熱源分布、以及焊接冶金理論基礎數據,如通過對焊接熱過程中的準穩態和瞬態數值的模擬與計算,實現了對焊縫尺寸、熱循環參數,以及熱影響區域的準確預測,從而改進復合焊技術。由上海交通大學與西安交通大學聯合開展的焊接熱彈塑性理論研究工作,能夠實現對大型復雜結構焊接中的應力與變形分布進行預測,如在大型艦艇制造中,對船體框架結構進行焊接變形分析,從而改進焊接工藝和方法,提升焊接器件的穩定性具有重要的指導意義。

5.對焊接技術自動化與智能化的應用與發展

焊接技術的自動化與智能化已經成為未來焊接產業發展的方向,特別是視覺傳感與跟蹤技術的發展,對焊接過程中的熔滴過渡控制技術的應用,可以實現對機械、電弧、光等物理信息的準確檢測與控制,從而對待焊接過程智能化的發展。如常見的焊接跟蹤系統多以激光為光源,結合不同的應用領域,以點式光或條紋式光來完成焊接過程。

三、我國焊接技術的發展趨勢

從我國當前焊接材料的產量來看,雖然從總量上位居世界首位,但產品的結構與高品質焊接材料的生產卻與世界先進國家差距較大,主要表現有:一是在對焊接材料預處理上缺少專門的技術與體系,如對原材料的篩分與檢驗,對混合均勻度的控制與預燒結處理等;二是在改善焊條藥皮密實度上,我國的油壓式壓涂機的性能還不夠完善,對水玻璃的加入量需求加大,降低了藥皮的整體性能;三是在生產車間環境治理上,國外多以密閉方式來進行熔煉焊劑,而我國多以敞開式進行生產;四是焊劑生產設備的自動化水平上,在焊劑的成形與顆粒度等方面還有很大差距;五是在無鉛連接材料與連接技術的應用上,與國際領先技術相比,釬焊理論與應用水平只在部分領域獲得成功,在總體技術水平,以及高端焊接產品、特種助焊劑方面還有待提升。

為此,發展焊接技術,提升焊接設備及焊接材料的研究水平,加大對新型焊接工藝與焊接裝備的研究投入,主要從以下幾個方面來著手:一是從焊接材料的鋼芯制造上,與鋼材企業深入合作,提高鋼芯的純凈度與高韌性;二是加大對無鉛產品及工藝的研究,特別是對釬焊工藝與焊點缺陷的檢測與評價,建立無鉛連接材料可靠性與壽命預測模型,鼓勵行業內的優秀企業強強聯合,共同推進釬焊材料的研制進度;三是加大對激光焊接技術的應用研究,如對大功率激光器的研究,擴大其在焊接、切割等領域,對大型鋼結構設施的加工能力。借助于微觀機制法語宏觀熱效應法,來實現對焊接熱過程的數值建模與仿真,通過分析與計算焊接熱過程中的動力學狀態數據,為準確表征焊接過程,綜合評估焊接過程中各類因素的優缺點,進而推動焊接加工工藝水平的逐步提高。

參考文獻