电子束焊接技术的发展和研究现状
任新凯
研究生学院5班20090507
摘要：本文简要介绍了电子束焊接这种先进的连接技术，包括电子束焊接的概念、技术特点和分类等，概述了电子束焊接技术的发展历程。简要介绍了这种新技术的国内外发展现状、研究现状和应用情况，重点介绍了我国大飞机生产的可行性和研究现状，指出它在异种材料连接的优势和发展方向。
关键词：电子束焊接技术；研究发展现状；应用；大飞机；异种材料连接
一，前言
焊接是将同种或不同材质、通过加热或加压或同时加压又加热，达到原子间结合而形成永久连接的工艺。下面简单介绍几种重要的现代焊接方法。
1957年美国的盖奇发明等离子弧焊；40年代德国和法国发明的电子束焊，也在50年代得到实用和进一步发展；60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接[1]。
在工业生产中得到实际应用的高能束焊接方法有等离子弧焊、电子束焊和激光束焊。这些焊接方法的共同特点是热源的能量密度高，可以一次行程穿透较厚的接头而无需预制坡口，简化了制造工艺，而且束流的中心温度相当高，足以熔化任何金属材料，因此具有较高的经济价值，工业应用的前景广阔[1]。下面仅对电子束焊做一下介绍。
二，电子束焊接技术简介
电子束焊接(EBW)是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25～300kV) 加速电场作用下被拉出，并加速到很高的速度(0.3～0.7倍光速)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击在工件接缝处时，其动能转换为热能，使材料迅速熔化而达到焊接的目的[2]。
2.1 电子束焊接技术特点[2]
第一，电子束焊接能量密度很高，对于任何材料，包括高熔点钨、钼等材料，其焊缝都能快速熔化。一般靠零件自身材料熔接而成。
第二，电子束焊接在真空中进行，可防止材料氧化及其它有害气体侵入。
第三，电子束焊接不仅能量密度高，可以获得很大的焊缝深宽比，焊缝又深又窄，因而焊接零件变形小。
第四，焊接两种物理性质差异大(如热传导或热容量) 的材料所构成的零件时，两种材料可同时瞬间熔化再快速凝固。
第五，电子束可以聚得很细，偏转方便，所以可焊很精细零件。可焊难以达到的焊接点，因此对特殊结构和特别精细的零件用电子束焊接是非常适宜的。
第六，能量密度高，焊接速度快，热影响区范围很小。
2.2 电子束焊接的分类[2]
按照电子束加速电压的不同，即按电子束热源特点的不同，可有高(电)压电子束焊接、中(电)压电子束焊接和低(电)压电子束焊接之分，表一列出了这种分类方法电子束流束源的特点[3]；按保护焊接熔池金属的环境不同，有高真空、低真空和非真空电子束焊接之分；按焊接时整个焊件是否完全处在真空室内，有全真空和局部真空电子束焊接之分。
表1 电子束流束源类型及特点
三，电子束焊的研究发展现状
早在上世纪80年代初期，电子束焊已进入成熟的发展阶段。由于电子束的能量密度高达300~500kW/mm，因此，一次穿透能力强、生产效率高，焊接过程可在高真空、半真空和非真空条件下完成，焊缝的纯净度高、质量优异，已在飞机、火箭、汽车、机器传动部件以及活性金属焊件连接中得到较广泛的应用。
电子束焊接是目前最成熟的高能束流加工方法之一。20世纪60年代初，开始应用于原子能工业、飞机制造业和宇航工业中贵重金属的焊接。随着现代原子能、航空和宇航等尖端技术的应用而迅速发展起来，成功地解决了为现代尖端产品而发展的各种新型材料的焊接问题。在汽车工业和机械制造业等领域逐渐代替了以往的加工方法和生产流程，应用日益广泛[2]。
3.1 国内电子束焊接技术的研究发展现状[2]
20世纪60年代初，我国开始跟踪世界电子束焊接技术的发展，并开始了电子束焊接设备及工艺的研究工作。航空工业总公司北京航空工艺研究所、广西桂林电器科学研究所及中科院沈阳金属研究所均是较早开展此项工作的单位。至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台。近20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，我国研制成功了国内第一台生产中使用的GDH—15型高压电子束焊机：加速电压为150kV，功率为15kW。此焊机已在航空动力机械制造中使用，解决了航空发动机关键部件的焊接,产品返销国外。北京航空工艺研究所在1992年研制成功了ZD150—5A型高压电子束焊机，此焊机是国内第一台自行设计、自行制造的高压电子枪和大型真空室的高压电子束焊机，填补了国内空白，达到当时世界先进水平。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，有明显的性能价格比优势。近20年来，有关电子束焊接的文献大多集中在焊接工艺参数的优化、焊接冶金和穿透机理的研究、焊接技术的应用及焊接接头基本力学行为等方面。在我国，电子束焊焊接技术在工业中将进一步应用，但需解决的问题是：焊接可靠性，稳定性及质量在线检测技术的发展；新产品设计与电子束技术的有机结合；焊缝自动对中与跟踪的自适应控制技术的发展；深穿透机理及电子束与材料交互作用等物理现象的进一步探求。
3.2 国外电子束焊接技术的研究发展现状[2]
全球电子束焊接技术较先进的国家是德国、日本、美国及法国等。目前，在工业应用中实际应用的电子束焊接设备一般小于150kW ，加速电压在200kV以内。一次可焊最大厚度钢板约为300mm，铝合金约50mm。在电子束焊接设备的研制开发上具有实力的国家及公司有：德国的PTR精密技术有限公司、英国的剑桥真空工程有限公司及英国焊接研究所( TMI)、法国的TECH2META公司以及乌
克兰的巴顿电焊研究所等。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200mm的不锈钢，深宽比达70：1。德国阿亨大学研制的DIABEAM系统，对电子束特性进行了定量研究。分析了电子束流品质、焦点对焊缝成形的影响。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；日本采用双枪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机也颇引人关注。随着电子束焊接技术在各工业领域的渗透应用，特别是其在精密加工、原子能及航空航天领域的应用前景，使得各国的研究者竞相展开了对电子束焊接基础理论及应用技术的研究。美国、独联体各国的研究人员利用电子束对碳钢、合金钢、不锈钢、钛合金、铝合金及高强钢等材料进行了焊接工艺试验，对于电子束焊接工艺参数(加速电压、焊接电流、焊接速度、聚焦电流、焦点位置等) 对接头组织及性能的影响进行了研究，为合理的优化焊接工艺、保证焊接接头的质量提供了理论依据。
四，电子束焊接技术的应用
电子焊接技术在航空、航天、兵器、电子、核工业等领域已得到广泛的应用，并且在汽车等行业也得到了一定的应用[1-5]。
4.1 国外电子束焊接技术在飞机制造中的应用[4]
自上世纪七八十年代开始，随着焊接技术的迅猛发展，突破了多种焊接设备的技术关键，一些先进的焊接设备不断完善，稳定性、可靠性不断提高，从而带动了焊接工艺技术的不断提升，使得大量新型焊接方法在现代飞机制造中的应用越来越多。例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术的工程应用日趋成熟，其优质的接头性能、较小的焊接变形逐渐成为飞机、发动机重要承力构件焊接的主要方法。俄罗斯和西方发达国家电子束焊接技术发展迅速，已在许多飞机机型上得到了较普遍的应用，电子束焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。国外最早先将电子束焊接技术广泛应用于飞机发动机核心机部件的制造，如美洲虎攻击机的阿杜尔涡扇发动机钛合金压气机转子采用了7条环形电子束焊缝；米格-29的涡扇发动机高压压气机转子前3级盘及第4～6级盘鼓，苏-27的涡扇发动机高压压气机的第1～3级盘及4～6级盘，均采用了电子束焊接技术；德国EADS Space Transportation公司已将电子束焊接应用于火箭发动机燃烧室
的生产。最典型的代表是美国大型客机发动机——CM F56涡扇发动机，其核心机部件的低压压气机转子、高压压气机转子、燃烧室等部件均采用真空电子束焊接，使发动机的重量、结构设计、结构的制造精度和使用寿命均得到了改善，使发动机的制造水平得到了极大的飞跃，可以说现代先进的发动机是采用电子束等焊接技术连接而成的，由此可以看出电子束焊接技术对飞机发动机的研制起着至关重要的作用。
国外在飞机制造技术方面，电子束焊接技术是飞机重要承力构件，如钛合金承力框、梁等的关键制造技术之一。电子束焊在国外飞机重要承力构件上的应用如表2所示。
表2 电子束在飞机重要承力构件上的应用
俄罗斯拥有世界最先进的焊接技术，系统的焊接结构研究成果，与结构设计、选材和焊接技术的发展（基础研究）紧密结合，在飞机制造中大量采用焊接技术。70年代初研制出的苏－27飞机极具代表性，焊接技术的应用几乎遍及全机，除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件，点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等零件的高强铝合金构件焊接外，还广泛采用了新的焊接技术，如电子束焊接起落架组件、钛合金承力框等。图波列夫设计局采用了电子束焊接长寿命钛合金整体壁板，伊尔76、伊尔86等大飞机的起落架构件也采用了电子束焊接技术。
以美国为代表的西方国家的先进飞机的结构梁、框等重要承力件均也采用电子束焊接技术。其中，F—14战斗机钛合金中央翼盒是典型的电子束焊焊接结构，该翼盒长7m、宽0.9m，整个结构由53个钛合金件组成，共70条焊缝，焊接厚度为12～57.2m m，全部焊缝长达55m，电子束焊使整个结构重量减轻270kg；“狂风”战斗机的中央翼盒也采用电子束焊接；美国的F-22飞机钛合金前梁、后机身钛合金梁也采用了电子束焊接技术，其中后机身钛合金梁电子束焊缝长度达87.6m，厚度在6.4～25mm之间；原Sciaky公司还将电子束焊接技术应用于美洲虎攻击机的拦阻钩的焊接。国外目前围绕着优化电子束焊接工艺方法、提高电子束焊接自动化控制以及完善电子束焊缝检测技术等几个方面在继续开展应用研究工作，目的是拓宽电子束焊接技术在飞机制造中的应用范围。
4.2 电子束焊接技术在大飞机制造中的应用分析[4]
4.2.1 飞机发动机
我国目前尚没有可用于大飞机的国产发动机，要解决这一问题，有2条途径，一是国外进口，二是自行研制。从目前的技术水平看，先期很有可能进口国外的先进飞机发动机，从长远利益来看，必须自行研制。因此，自行研制国产大飞机发动机势在必行。大飞机用发动机的结构虽然与军用发动机有很大不同，但其核心机的结构形式、选用的材料、制造技术等与军机在很大程度上是相同的，军机发动机制造中采用电子束焊接的部件，在大飞机发动机中同样可以采用电子束焊接技术。大飞机发动机中的钛合金低压风扇转子、钛合金高压压气机转子、高温合金高压压气机转子、高温合金燃烧室组件以及燃烧室外套等核心机零部件均可以采用电子束焊接技术。所涉及的材料有TC4、TC11、Ti17等钛合金材料，GH188、GH536以及锻铸态GH4169等高温合金材料。钛合金、高温合金是航空发动机的重要支撑材料，最适合电子束焊接的真空环境焊接。我国在军用发动机部件电子束焊接方面，技术已相当成熟。将电子束焊接技术应用于大飞机发动机的制造中，技术上是完全可行的，而且我国发动机企业在近年来的转包生产中，已经为国外大型民用飞机发动机提供了大量的电子束焊接的零部件，使我国发动机部件的电子束焊接技术水平达到了国际先进水平，国内完全有能力承担大飞机发动机部件的电子束焊接。
图1 CMF56涡扇发动机
4.2.2 大飞机机身
我国在民机和军机主承力构件中采用电子束焊接技术制造的并不多。目前国内由于没有大型先进锻造设备，再加上锻造工艺技术不够成熟，因此，整体锻造大型承力结构存在较大困难。对于飞机大型承力结构，采用电子束焊接拼装加数控加工的方法进行制造，是符合我国国情的一种理想选择，既可以降低研制成本又可以缩短研制周期。大飞机制造中，飞机起落架的制造可以采用电子束焊接。国外在飞机起落架的制造技术上不同程度上采用电子束焊接技术。
4.2.2 电子束焊接设备
由于大飞机项目属于民用飞机，对飞机各个部件的使用寿命和可靠性提出了更高的要求。因此，需要采用大功率、高精度、高可靠性、多功能的自动化电子束焊接设备，进行大飞机部件的电子束焊接。此外，如大飞机中的起落架零件长约2000mm，回转直径达1500mm；而钛合金承力框的外形尺寸大、直径达4000mm 之多，需求大型真空室的电子束焊机才能满足其焊接需要。业内人士建议焊接大飞机零部件（特别是发动机零部件）的电子束焊机，应选用150kV的高压电子束焊机。
4.3 电子束焊接在典型航天产品中的应用[5]
宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船以及空间站等的结构件、发动机，以及所用的各种仪器都有一些共同特点：不仅要求零部件质量极其可靠，能经受各种恶劣环境，而且要求零件尺寸小，重量轻，密封性好。这对航天器的结构设计、材料选择及加工工艺都提出了极为苛刻的要求，实践证明电子束焊接作为一种有效的熔焊方法，是解决这些技术难题的有效工艺手段之一：1，舱外航天服承力结构主体；2，火箭发动机燃烧室身部；3，钛合金方向舵；4，波纹管组合件；5，火箭推力喷管；6，发动机空心长轴。
4.4 异种材料连接的可行性分析[6-7]
电子束在异种材料的连接中具有其它方法无法比拟的优越性。对于同种材料不同系列以及冶金相容性较好的异种接头已经能够实现较满意的连接，但对于易生成金属间化合物等脆性相的异种金属接头或金属与金属间化合物材料之间的电子束焊大都采用添加过渡金属或偏束的工艺，尚不能得到性能十分优良的接头。预热和焊后后热能够降低焊接热应力，但目前的电子束焊接设备只能实现局部加热，还不能实现整体预热和整体焊后后热，因此对热应力的缓解效果还十分有限。因此，今后的研究在进一步改进焊接工艺的同时，还应该从设备改进入手，使电子束焊接设备尽量实现多功能化，能够满足更多新工艺的需求，以更好的实现异种材料的连接。
参考文献
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焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用小件拼成力学性能均一和形状复杂的大件，以代替整体锻造和机械加工。 五、激光焊 【激光焊】是指以聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。其特点是：能量密度高，焊接速度快；焊缝可极为窄小，变形很小；灵活性较大，并可实现一般焊接方法难以接近的接头或无法安置的接焊点及远距离焊接，多用于仪器、微电子工业中超小型元件及空间技术中特种材料的焊接。此外，激光还可以 E 用来切割各种金属与非金属材料。 六、磁力脉冲焊 【磁力脉冲焊】是指依靠被焊工件之间脉冲磁场相互作用而产生冲击的结果来实现金属之间连接的焊接方法，其工作原理与爆炸焊相似，适合于焊接薄壁管材和异种金属。 七、电子束焊 【电子束焊】是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。其焊接特点是：能量利用率高，速度快，焊缝窄而深，焊接变形很小，焊缝金属纯净，焊接质量很高，但焊接设备复杂、造价高、使用与维护要求技术高。在原子能、航空航天等尖端技术部门应用日益广泛。
浅析我国焊接技术的现状与未来发展 【摘要】在我国制造业发展的过程中，焊接技术是人们常用的加工工艺。本文通过对我国现阶段焊接技术的发展现状进行简要的介绍，阐述了我国焊接技术的未来发展趋势，以供相关人士参考。 【关键词】焊接技术；材料；发展现状；发展趋势 随着科学技术的不断发展，焊接技术也在进行不断的创新和发展，这不仅有利于我国社会经济建设，还有效的促进了我国现代制造业的发展。目前，人们为了推动缓解制造技术的创新和发展，也将许多先进的科学技术和科学理念应用到其中。下面我们就对我国焊接技术的现状和未来发展趋势进行介绍。 一、我国当前焊接技术的发展现状 目前，在我国社会经济发展的过程中，人们对生活水平的要求也越来越高，而钢结构材料作为我国城市建设、社会发展的基础材料之一，人们对其材料性能的要求也在逐渐的提高，因此我们在对其进行相关的加工处理施工的时候，人们就对焊接技术进行严格的要求，从而使其焊接技术的加工处理效果满足工程设计的相关要求。而随着电子信息化时代的到来，人们也将许多先进的科学技术应用到了焊接加工技术当中，从而实现了焊接技术的自动化。这不仅有效的加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接的质量。目前，我们也已经将焊接技术应用到各个行业当中，并且还充分的利用了计算机技术和防治设计受到，来对焊接过程中产生的应力变形进行相关的控制。如今，在我国焊接技术创新发展的过程中，人们已经开始全面的对焊接介绍的内容展开了全面的分析，进而有利于我国焊接技术的发展。 二、当前我国焊接学科研究成就及进展 1.高品质焊接材料的生产与应用 钢铁生产技术的产生和发展都和焊接技术有着密切的关系，人们可以通过焊接来对钢铁材料的性能进行全面的提高。但是，在对其进行焊接施工处理的过程中，施工人员没有严格的按照工程施工的相关标准来对其进行焊接处理，使其自身结构的平衡性结晶组织出现问题，那么这就对钢铁焊接材料的品质有着一定的影响。为此要实现高品质焊接材料的生产，施工人员就要结合相关的焊接要求，来对其焊接材料、金属质量以及纯度等各个方面进行严格的控制，尽可能的避免人们在对金属材料进行焊接加工处理的过程中出现问题。而随着科学技术的不断进步，人们也将焊接技术应用到了复合合金材料的加工制作当中，这就给我国焊接技术带来了新的发展空间和挑战。目前，人们在对金属材料进行焊接加工的过程中，药芯焊丝技术在其中有着十分重要的作用，因此在对其焊接施工前，施工人员就要对其进行严格的要求。不过，和国外发达国家相比，我国在药芯焊丝的生产技术上还存在着一定的缺陷，为此我们在对高品质焊接材料进行生产和应用的过程中，我们还要向发达国家的生产制造工艺多的学习。 2.对无铅连接材料及无铅可靠性技术与标准的突破 随着科学技术的不断发展，人们也将焊接施工技术应用到了电子电气产品的加工生产当中。但是，由于多数电子电气产品中都含铅以及其他的有毒有害物质，这对周围的生态环境有着极其严重的影响。因此，我们电子工业发展的过程中，就开始对无铅连接材料进行研究开发。近年来，人们在对无铅连接材料进行研究的过程中，也将许多的先进的科学技术应用的其中，从而通过多种科学技术的有机结合，来使得无铅连接材料的整体性能进行有效的提高，而且人们还可以在其中添加适量的微量元素，来改善无铅连接材料的物理性能，使其可靠性得到明显的增强。目前，我国在无铅连接材料研发试验中，对其无铅绿色电气电子产品的开发以
电子束焊工艺 一、电子束焊的特点电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法。电子轰击工件时，动能转变为热能。电子束作为焊接热源有两个明显的特点：（1）功率密度高电子束焊接时常用的加速电压范围为30～150kV，电子束电流20～1000mA，电子束焦点直径约为0.1～1mm，这样，电子束功率密度可达106W/cm2以上。（2）精确、快速的可控性作为物质基本粒子的电子具有极小的质量（9.1×10-31kg）和一定的负电荷（1.6×10-19C），电子的荷质比高达1.76×1011C/kg,通过电场、磁场对电子束可作快速而精确的控制。电子束的这一特点明显地优于激光束，后者只能用透境和反射镜控制，速度慢。基于电子束的上述特点和焊接时的真空条件，电子束焊接具有下列主要优缺点。 优点：1）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。目前，电子束焊缝的深宽比可达到60:1。焊接厚板时可以不开坡口实现单道焊，比电弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗。2）焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。对精加工的工件可用作最后连接工序，焊后工件仍保持足够高的精度。3）真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化，因而特别适于活泼金属的焊接。也常用电子束焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。4）电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接，因而也可以焊接难以接近部位的接缝。5）通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接。可以通过电
子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。缺点：1）设备比较复杂、费用比较昂贵。2）焊接前对接头加工、装配要求严格，以保证接头位置准确、间隙小而且均匀。3）真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制。4）电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。5）电子束焊接时产生的X射线需要严加防护以保证操作人员的健康和安全。二、工作原理和分类（1）工作原理电子束是从电子枪中产生的。通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体（阴极）逸出。在25～300kV的加速电压的作用下，电子被加速到0.3～0.7倍的光速，具有一定的动能，经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚 成功率密度很高的电子束。 这种电子束撞击到工作表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上“钻”出一个锁形小孔，小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊材料的性能等因素有密切的关系。（2）分类电子束焊的分类方法很多。按被焊工件所处的环境的真空度可分为三种：高真空电子束焊，低真空电子束焊和非真空电子束焊。高真空电子束焊是在10-4～10-1Pa的压强下进行的。良好的真空条件，可以保证对熔池的“保护”防止金属元素
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精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用
电弧焊技术现状及发展方向 学习了焊接导论，感觉对焊接有了初步的了解，并非当初我所想象的那样整天拿着焊枪，戴着面罩的样子，这只是普通的手工焊而已，还有许多的焊接方法，例如气体保护焊、埋弧焊、电弧焊等。 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 一、电弧焊技术现状 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 随着生产的发展和科学技术的进步，焊接已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。以西气东输工程项目为例，全长约4300公里的输气管道，焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千公里。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。 (一)电弧焊的优点 1、高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。 2、在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。 3、电弧焊的逐步推广使用，大大的减少了劳动力，提高了生产的效率，促进了经济的发展。 （二）焊接自动化技术 随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式
电子束焊接是一种利用电子束作为热源地焊接工艺.电子束发生器中地阴极加热到一定地温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高地电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子地动能大部分转变为热能，使焊接件地结合处地金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续地焊缝.对于真空电子束焊机，要焊接地工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转地工作台上.焊接过程可通过观察系统观察. 电子束焊接技术因其高能量密度和优良地焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用.先进发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大地经济效益和社会效益，该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化.汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术. 我国自行研制电子束焊机始于年代，至今已研制生产出不同类型和功能地电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产地技术队伍，能为国内市场提供小功率地电子束焊机. 近年来，出现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套地引进方式，这种方式地优点是：设备既保持了较高地技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善地售后服务.北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备地总体设计和总成，实现了某重要构件地真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了()型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压、束流～、电子束功率，带材运行速度～，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线地几个国家之一.北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，内可完成两条端面圆焊缝地焊接，并已投入商业化生产. 目前，以科学院电工所地系列为代表地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地主要市场份额；我国地中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品地先进水平，而价格仅为国外同类产品地左右，有明显地性能价格比优势. 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、哈尔滨焊接研究所开展地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、局部真空焊接时地焊缝轨迹示教等. 电子束焊接技术地优点是：焊缝质量好、穿透深度深；热源稳定性、易控制适用于大批量生产，可作为最后加工工序或仅留精加工余量.目前电子束焊接铝合金厚度可达，焊缝深宽可达比. 真空电子束焊接具有以下特点： )电子束能量密度高、一般可达,是普通电弧焊和氩弧焊地万倍.因此可实现焊缝深而窄地焊接，深宽比大于. )电子束焊接，其焊缝化学成份纯净, 焊接接头强度高、质量好.
电子束焊接技术在工业中的应用和发展 摘要:本文介绍了电子束焊接及主要特点,总结了近年来电子束焊接在航空航天、电子与仪表、汽车等工业领域中应用现状,并对其发展作了展望。 关键词: 电子束焊接应用现状发展 电子束焊接(EBW)是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工工艺方法和现代焊接技术,自50年代首先应用于核工业,经过四十多年的发展,电子束焊接不仅在一些高新技术领域充分应用,而且已成为一般工业部门的一种重要加工手段。 一、电子束焊接的特征 由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下: (1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小; (2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形; (3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高; (4)规范参数易于调节,工艺适应性强; (5)适于焊接多种金属材料; (6)焊接热输入低,焊接热变形小。 但是电子束焊接方法也有一些不足,如: (1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高; (2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀; (3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空; (4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等; (5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量; (6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。 二、电子束焊接的分类 1、根据焊件所处真空度的差异可分为: (1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深 宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。
现代焊接技术发展的现状及前景 【摘要】焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。 【关键词】现代;焊接技术;发展;现状;前景 目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。 1.焊接技术发展的现状 近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。 1.1焊接工艺高速高效化 以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。 在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。 基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius 公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继；进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。 1.2焊接质量控制智能化技术 焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。 1.3焊接生产自动化及智能化技术水平
真空电子束焊接技术应用研究现状苑文广 发表时间：2018-08-09T09:58:50.813Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：苑文广 [导读] 摘要：电子束焊接(ElectronBeamWelding,EBW)是利用热发射或场发射阴极来产生电子，并在阴极和阳极间的高压(25~300kV)电场作用下加速到很高的速度(0.3c~0.7c)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击工件表面时，高速运动的电子与工件内部原子或分子相互作用，在介质原子的电离与激发作用下，将电子的动能转化为试件的内能，使被轰击工件迅速升温、熔化并汽化， （中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江哈尔滨 150001） 摘要：电子束焊接(ElectronBeamWelding,EBW)是利用热发射或场发射阴极来产生电子，并在阴极和阳极间的高压(25~300kV)电场作用下加速到很高的速度(0.3c~0.7c)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击工件表面时，高速运动的电子与工件内部原子或分子相互作用，在介质原子的电离与激发作用下，将电子的动能转化为试件的内能，使被轰击工件迅速升温、熔化并汽化，从而达到焊接的目的。真空电子束焊接借助于独特的传热机制以及纯净的焊接环境，使之与其他的熔化焊方法相比具有热输入量低、焊接变形小、能量密度大、穿透能力强、焊缝深宽比大、焊缝纯洁度高、工艺适应性强、重复性和再现性好等特点，在航空航天、微纳制造、生物医学等诸多工程领域有着广泛的应用。 关键词：真空电子束；焊接技术；应用 1铝合金电子束焊接 电子束焊接方法对铝合金的焊接具有独特的适应性，特别是中厚板铝合金的焊接，电子束焊接具有明显的优势。焊接方法自熔焊发展出了扫描焊、偏束焊以及多池焊等电子束焊接方法。厚板铝合金焊接存在困难，有学者研究了加速电压、工作距离和焊接速度对焊缝深宽比和金相组织的影响。采用加速电压为60kV，电子束流为120mA，焊接速度为800mm/min等工艺参数，对20mm厚7A52铝合金进行焊接，可得到良好的焊缝成形。铝/钢异种材料焊接性较差，添加Ag中间层可实现铝/钢的电子束焊接。接头中在银中间层和铝合金界面处会存在一个由Ag2Al和铝的共晶物组成的过渡层，过渡层的厚度随着偏向银的距离的增加而减小。当偏束距离较大时，接头中会存在两个分别由FeAl和FeAl3组成的金属间化合物层。接头最大抗拉强度为193MPa。铝合金焊接的主要缺陷为气孔和裂纹，铝合金焊接的气孔来源有主要有两个：一个是氢气孔，一个是Mg,Al2O3和MgO氧化膜的部分汽化形成的气孔，其中后者的影响较大。采用较大的电子束斑、较低的焊接速度和复杂的扫描波形可以消除接头的气孔缺陷。彻底清除氧化膜、实施焊后重熔均可有效减少焊缝气孔的产生，焊后重熔和增加搅拌同样对焊缝内的根部缩孔有一定的改善作用。对电子束扫描焊接参数（扫描图形、扫描频率、聚焦、焊接速度）对气孔率的影响进行研究，结果表明采用圆形扫描、高扫描频率、较小焊接速度等参数，可显著降低气孔率。铝合金电子束焊接头中的裂纹为结晶裂纹，增加电子束流搅拌以减少成分偏析，细化组织可减少裂纹的产生。哈尔滨工业大学对25mm厚2A12铝合金电子束对接焊进行研究，发现直接焊时焊缝中存在较多气孔，而采用扫描焊接等方式，可以显著降低焊缝中的气孔数量。利用数值模拟技术可以计算出铝合金电子束焊接过程中瞬态流场分布，进而可以从理论上解释匙孔的形成过程及气孔和钉尖缺陷的产生机理。在较大的束流下，熔池的不稳定性增加，匙孔底部会形成蒸汽空腔，冷却时液态金属来不及填充，最终形成钉尖缺陷。哈尔滨工业大学对电子束焊接时匙孔穿透过程进行了研究，计算结果表明，匙孔并非一下形成，而是存在一个热量积累过程。电子束焊接起始阶段大部分能量用以熔化金属，熔池表面在表面张力及Marangoni 剪切力共同作用下微微凹陷。当熔池温度超过材料沸点2730K时，液态金属发生强烈蒸发，从而对熔池液态金属产生较大的金属蒸汽反作用力，伴随着金属汽化损失及金属蒸汽反作用力同时作用，使匙孔不断深穿，最终形成穿透型匙孔。 2铜及铜合金电子束焊接 铜及铜合金同种材料电子束焊接在国内外的研究较少，而铜/钢及铜/钛的电子束焊接研究较多。铜和钢虽然不会产生金属间化合物，但其物化性能差异较大，焊接存在困难，特别是铜与奥氏体不锈钢焊接，接头中的渗透裂纹很难避免。铜和钛焊接时焊缝中会生成较多的金属间化合物，严重降低了接头的力学性能。采用偏束焊的方式可以有效减少焊缝中的缺陷，获得良好的焊接接头，接头的抗拉强度高达250MPa，接近铜母材的抗拉强度。采用扫描焊接的方法也可获得性能较好的铜/钢电子束焊接接头，并且电子束扫描焊接对接头冲击强度和伸长率的提高具有很大的帮助。当扫描路径为圆形，扫描幅值为1mm时接头性能最佳，相比于直接焊接，室温力学性能相差不大，但是400℃时，伸长率提升100%，冲击强度提升67%。由于铜/钢电子束直接焊接存在元素烧损问题，表面下塌较为严重，采用电子束填丝焊接可以有效解决表面下塌缺陷，获得成形和性能均较好的铜/钢电子束焊接接头。利用大束流(395mA)、小电压(15kV)的方式可实现大厚度(25mm)铜/钢异种材料的电子束焊接，焊缝中无气孔和裂纹等缺陷，但焊缝内部组织很不均匀。铜/钛电子束焊接时，电子束斑点偏向铜侧可以提高接头的抗拉强度，此时焊缝包括熔合区及TC4侧反应层两部分。熔合区主要由铜基固溶体组成，硬度较TC4母材有所降低；反应层成分过渡较大，含有多种金属间化合物相。利用二次毗邻电子束焊接方法，也可实现铜/钛异种金属的有效连接，接头的最高抗拉强度高达Cu母材的89%。该方法的原理是第一次电子束偏置焊接形成熔钎焊接头，然后第二次在另一侧母材进行焊接，通过热传导的作用使第一次熔钎焊形成的IMCs层低熔点组分重熔，金属间化合物减少，从而提高接头的抗拉强度。 3难熔金属电子束焊接 3.1钨及钨合金 钨的熔点为3410℃，是熔点最高的难熔金属。由于钨的熔点较高，焊接时需要较高的热输入，焊缝氧化严重。对于钨/钨同种材料的焊接，钨母材被电子束熔化后，由于钨的导热性能较好，熔池在很短的时间内凝固，熔池存在时间很短，最终会导致焊缝的孔隙较高。钨焊接时需要进行焊前预热，焊后也需要消应力处理。采用扫描方式焊接，有助于细化晶粒，最终使焊缝性能提高。由于电子束的真空环境，所以利用电子束焊接钨时孔隙问题相比于其他焊接方式会稍有降低，但焊接接头依然存在脆性大、孔隙率高等问题。钨和其他材料焊接时由于材料热物理性能的差异，需采用偏束焊来实现有效的连接。钨/铜异种材料焊接时，电子束向钨侧偏移0.2mm，采用低速焊接，可以形成有效熔池。拉伸结果表明断裂发生与钨侧热影响区，表明Cu的加入会使焊缝的性能提高。钨/铜焊接时也可采用偏铜焊接，形成熔钎焊接头。 3.2钽及钽合金 钽具有较好的耐腐蚀性，较高的高温强度和特殊的介电性能等优异的性能，在热交换器、热偶套管、穿甲弹中起到关键作用。纯钽的焊接性好，但由于自然界中钽的含量较少，如果单独使用钽材料，会大大提高成本，目前解决办法是将钽和其他金属材料连接，在保证使用性能的条件下尽量减少钽的使用量。哈尔滨工业大学利用电子束焊接方法，采用锁底结构焊接0.5mm厚钽薄片和1mm厚1Cr18Ni9Ti不锈
电子束加工的研究现状及其发展趋势 电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压（25-300kV）加速电场作用下被加速至很高的速度（0.3-0.7倍光速），经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。.电子束焊是用会聚的高速电子流轰击工件，将电子束动能直接转化为热能，实现焊接。电子束焊正因为它的高能量密度，焊接速度快，加热范围窄， 热影响区小，加热冷却速度极快等优点而受到越来越广泛的应用。由于电子束加热过程贯穿整个焊接过程的始终，一切焊接物理化学过程都是在热过程中发生和发展的。焊接温度场决定了焊接应力场和应变场，还与冶金、结晶、相变过程密不可分，使之成为影响焊接质量和生产率的主要因素。因此，有必要对电子束焊温度场进行研究，这也是进行焊接冶金分析、应力应变分析与对焊接过程进行控制的基础。 电子束焊接作为一种高能束加工方法，在生产应用中具有重要地位。电子束焊温度场决定了焊接应力场和应变场，是影响焊接质量和生产率的主要因素。介绍了电子束焊温度场模型，在分析了点热源、线热源模型的基础上，指出点热源模型仍是研宄焊接温度场的基础，同时介绍了其它几种考虑电子束小孔效应的温度场模型。讨论了计算温度场的热源模式，给出以高斯函数分布和双椭圆体能量密度分布的两种热源模式。列举了热物理参数、相变潜热、熔池流动等影响温度场的因素。认为基于解析解法的复杂性和计算机的飞速发展，数值解法将在温度场研宄中发挥更加重要的作用。电子束焊温度场模型对于焊接热过程的研究早在40年代就已经开始。Rosenthal分析了移动热源在固体中的热传导。之后，苏联的雷卡林又进行大量的工作。建立了如下的数学物理模型： （1)热源集中于一点、一线或一面； （2)材料无论在何温度下都是固体，无相变； （3材料热物性参数不随温度变化； （4焊接物体的几何尺寸是无限的。 然而这些都是系统性的论述我们应该在此基础上论述此技术在某些领域的应用，及其原理方法首先电子束焊热源模式焊接热过程的准确性在很大程度上依赖于建立合理的热输入模式。在高能束焊中用于预测温度场的最广泛的模型是点热源和线源模型，尤其是点源模型是迄今为止焊接温度场分析的基础。但是电子束焊作为一种高能束焊与普通电弧焊有明显的不同。电子束焊中束孔的形成，使得焊接加热方式发生了很大的变化。其主要的的公式原理来源： 高斯分布热源模型 高斯函数的热流分布是一种比点热源更切实际的热源分部函数，应用广泛，它将热源按高斯函数在一定范围内分布，以往建立的许多温度场模型中都采用了高斯分布这种热源分布模式，其函数为[8]:q(r) = 3Q exp (—3r2/a2)Kaa)式中，（r)为半径r处的表面热流；为热流分布函数；Q为能量功率；r为距热源中心的距离。电子束功率并非总是满足高斯模式，有些研究者在高斯模式基础上对其加以改进，增加电子束斑点加热中心区的比热流，相应改变加热边缘的比热流，同时保持热源输入的总能量与高斯模式相同。 随着世界制造业的快速发展，焊接技术应用越来越广泛，焊接技术水平也越来越高在飞机制造领域，作为下一代飞机制造的主要连接方法，先进焊接技术替代铆接技术已经成为了趋势电子束焊接主要用于变速箱齿轮、行星齿轮框架、
现代焊接技术发展的现状与展望 摘要：焊接技术是一种制造技术，我国的焊接技术出现在战国时代。不过技术 不是特别发达，然后就是随着时代的进步，在十九世纪英国逐步掌握比较成熟的 焊接技术，不过那时的焊接技术只是用于铁匠铸造，随着科学技术的飞速发展， 国民经济的不断提高，焊接技术也在不断的发展。焊接技术在现代制造业中有着 举足轻重的作用，是必不可少的。本文就主要分析了现代焊接技术的现状，并且 提出了一些有建设性的意见，希望可以得到采纳。 关键词：现代；焊接技术；发展；现状；前景 现代的焊接技术普遍的用于各种材料的连接，比如所一些机器的制造，需要 连接零件，现代的焊接技术是十分的发达的，存在激光，电子束焊等等十分先进 的焊接技术。无论是建筑行业，机器制造业，计算机行业，医学行业还是车辆制 造行业，都离不开焊接技术，这些行业的某些环节是需要用到焊接技术的。在目 前的工业国家中，焊接技术是必不可少的。所以焊接技术的发展前景十分的可观。 一、现代焊接技术的发展现状 在现代的社会发展中，制造业发展的越来越好，我国也是制造的大国。所以 焊接技术就得到了很好的发展。现代的焊接企业也越来越多，竞争也越来也大， 所以每一个企业都在想办法提高焊接生产的生产率，保障生产的质量。焊接企业 也在不断的引入新的技术，比如现代智能控制技术，数字化信息处理技术，图像 处理以及传感技术等等，这些技术的引入也是我国的焊接技术达到了一个新的高度。 1.1焊接技术的高效化 以实现高速度，高效率，高质量焊接工艺为目标，国内外有许许多多的焊接 企业都在讨论新型的焊接技术，他们在熔焊、钎焊等方面进行了深入的交流与讨 论并且取得了很显著的成效。并且技术人员还在不断的研究期待发现更加高效率 的焊接技术。 1.2焊接质量控制智能化 在焊接的过程中，判断焊接的是否完美的依据就是焊缝，焊缝是检验的标准 之一，焊缝越小焊接的越完美，焊缝的大小由人眼是观察不出来的，所以这就用 到了焊缝跟踪技术，焊缝跟踪技术是保证自动焊接质量的根本。在焊缝跟踪方面，采用到了多种技术，并且取得了十分可观的成效。 1.3焊接生产自动化和智能化 在焊接生产的自动化和智能化方面，可以一提的就是自动焊接机，它具有很 高的可靠性，通过数字化的时间、压力、功率等等，可以使焊接工艺达到客户的 理想效果，它还大大的节约了人力成本，一人可以操纵多台机器，还可以避免手 动操作产生的很多不良品，造成材料浪费。而且他还有高效率，耗能低，操作简 单等等特点，对于现代的焊接技术的发展有十分重要的影响。这种自动化机器的 使用大大的推动了我国焊接技术行业的发展。 二、现代焊接技术发展的成果 2.1激光焊接 激光焊接是利用高能量密度的激光热源来焊接的高度精密的焊接技术，来对 零件进行焊接，它的主要优点是没有电极的污染而且不会受到磁场的影响，使用 也十分的便捷，它不需要真空并且可以多个工作站传送。所以在现代的焊接技术
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
国内外电子束焊接技术研究现状 摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。简述了电子束焊接基本原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术的研究方向。 关键词电子束焊接 0引言 随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重要的地位。近代焊接技术,自1882 年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100 多年的发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。进入20 世纪60 年代后,随着焊接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水平。特别是近年来,航空、航天、原子能等尖端工业的发展需求,不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题,如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接问题。而电子束焊接技术以其与其它熔化焊相比独具的功率密度大、深宽比大、焊接区变形小、能耗低、易于控制实现自动化等优点,在航空、航天及原子能工业和其它军用、民用制造业中得到了高度重视及应用发展。为此,较系统、全面地了解当今电子束焊接技术的国内外的研究发展现状,以及电子束焊接技术及相关工艺应用的成果,对于电子束焊接技术领域研究发展方向的准确把握及其开展进一步研究工作有着极大的指导意义。 1 电子束焊接方法 电子束焊接( EBW) 是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25～300 kV) 加速电场作用下被拉出,并加速到很高的速度(0. 3～0. 7 倍光速) ,经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处时,其动能转换为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的,见图1 。
现代焊接技术发展现状及未来趋势 发表时间：2019-07-19T15:17:10.723Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：魏紫印 [导读] 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。 身份证号码：13018119890106XXXX 河北石家庄 050000 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。焊接技术在建筑行业、医疗设备、机械等各个方面都有着广泛应用，可以说没有了焊接技术的支持，这些行业都无法正常发展。 关键词：焊接技术；缺点；趋势；现状 1?我国焊接技术在应用过程中的缺点 从目前我国焊接技术的发展情况来看，焊接技术主要应用在钢结构加工制造中，随着人们对钢结构材料质量要求的不断提升，人们对加工钢结构过程中应用的焊接技术也提出了更高的要求，以确保焊接质量能够达到人们期望的要求。随着信息化和电子信息技术的快速发展，焊接技术在各个行业的应用都变得更加广泛，同时也使焊接技术实现了自动化。在焊接过程中，利用计算机对焊接的进程进行控制，可以使焊接的准确度和精度都得到提升，这也使我国焊接技术得到了进一步提高。从我国焊接技术的整体发展情况来看，我国焊接技术在整体发展过程中存在的缺陷仍然较多，主要体现在以下几个方面： （一）较长焊接和厚板焊接技术落后较为严重，这不仅会对焊机效率造成影响，而且还会对焊接的质量造成不良影响，从而会对企业的经济效益造成不良影响。 （二）焊接技术自动化水平偏低。在具体焊接过程中对自动化进行应用，可以降低成本。我国在焊接方面与发展国家相比，焊接自动化水平具有较大提升空间。企业要想取得长远发展，获取良好的经济效益，就必要加强对焊接自动化技术的合理应用。 （三）焊接构件容易出现热、冷裂纹。热裂纹是在高温环境下生成的，其会对焊接的质量造成不良影响。冷裂纹是焊缝在冷却时，温度未达到马氏体转变温度，从而形成裂纹，通常来说，冷裂纹会在焊接完成后，立即出现。 （四）焊接人员专业技术水平有待进一步提高。我国焊接行业的实际发展情况来看，人员对焊接技术知识掌握得较少，同行业标准相比，存在的差距较大，这样就导致焊接产品质量难以得到提升。 2?现代焊接技术的发展现状 经济的发展带动了制造业得到发展，焊接技术也得到了显著提升，焊接产品的生产效率也得到了进一步提高，而在实际生产过程中，通过何种方式，在确保焊接产品质量可以达到要求的基础上，实现焊接生产自动化和智能化已经成为了焊接行业发展过程中的核心任务。 2.1?焊接工艺高效化 为了促进焊接行业的发展，需要对现今的焊接工艺进行合理优化，使传统焊接工艺成为高质量、高效、高速的焊接工艺，从而满足焊接需求。从焊接工艺的发展情况来看，国内外都投入了大量的财力和精力，在活性焊接工艺、多元气体保护焊接工艺方面也都取得了不错的成绩。同时，在焊接速度的研究方面上也取得了一定进步，这也提升了焊接产品的效率。近几年，随着国内外对数字化焊接和高新信息处理技术各项内容的关注，我国在焊接市场也引入了相应的先进技术产品。通过对数字化焊接电源的合理应用，使原来刻板的刚性化控制能够得到改善，从而实现对整个焊接过程中的柔性化控制，以及多功能集成，而对于焊接精度、焊接过程稳定性、产品一致性等各个方面要求更高的产品，对焊接技术的发展可以起到一定的促进作用，从而使焊接工艺能够实现高效和高速化。 2.2?优化焊接质量 焊接产品的质量是其中最为关键的一项内容，如果在实际作业过程中，焊接质量无法达到产品对质量的要求，这会限制产品后期的应用寿命，在焊接过程中，对焊缝跟踪技术进行合理应用对于控制质量有着重要意义。焊接行业在发展、以及对焊接技术进行研究过程中，对焊缝跟踪技术方面的投入较多，也使其成为了一种成熟的焊接技术。例如，在先进的熔滴过渡控制中已经引入了数字化焊接电源，并且在系统中对先进的电子元件进行了合理应用，这也使得控制熔淌更为简单，在该方面已经达到了先进国家的水平，这也是焊接行业中的一项重要内容，是确保焊接产品质量能够达到要求标准的一项关键技术。 3?现代焊接技术未来发展的主要趋势 3.1?自动化，智能化 从现阶段的焊接技术的发展情况来看，焊接技术在实际应用过程中与现代制造技术、焊接自动化、焊接科学与工程等各项内容进行合理融合。现阶段，我国焊接工艺自动化率较低，焊接生产机械化及自动化水平都较低，但是，在实际作业过程中，在学习基础上，对现代自动化技术进行合理嫁接改造，通常可以实现突破。近几年，我国在焊接生产自动化、研究焊接生产线、过程中控制智能化等多个方面都取得了显著进步。计算机技术、人工智能、控制理论等都为焊机过程中自动化的实现提供强有力的基础，并且也合理地渗透到了焊机领域中，从实际情况来看，也取得了不错的成果，焊接过程中自动化已经成为了焊机技术在应用与发展过程中的一项要点。焊接过程中控制系统的智能化是焊接自动化的核心，同时也是人们在对焊接技术进行研究的主要方向。 3.2?加强对热源的研究 焊接热源应当具有以下特点：能量密度高度集中、可以快速完成焊接、确保焊缝具有较高质量、焊接热影响区小。现阶段，焊接热源十分丰富，常见的焊接热源有化学热、电弧焊、高频高应热、电子束等。人们对焊机技术的应用与研究过程中，始终都未停止对焊接热源的研究，焊接新热源开发将推动焊接工艺发展，促进新焊接方法产生，每出现一种新热源，都伴随着一批新焊接方法。焊接应用与发展过程中，对现有热源进行改善，对现有热源的开发，应从更加便利、经济方面入手。改善原有热源，在提高效率方面可以扩大激光器能量，对电子束能量进行合理应用，对焊机的性能进行改善，使能量的利用率得到进一步提高，开拓新的更高能量密度的热源，例如将激光添加到电子束中，就是一种不错的方法。 3.3?节能技术的深入研究? 节能技术是现代各个行业在发展过程中必须要考虑的一项内容，焊接行业更是如此。焊接行业在实际发展过程中，发展环保、节能已经成为了必然趋势；同时，采用高效焊接工艺，对于提高焊接作业的具体效率，以及减少能源消耗量来说都有着重大意义。在焊接工艺发