特种焊接技术
特种焊接文档
特种焊接简介特种焊接是一种针对特殊材料和特殊环境条件的焊接技术。
在许多行业，如航空航天、海洋工程和核能工业等领域，常常需要使用特殊材料进行构造和制造。
这些特殊材料具有较高的强度、耐腐蚀性和抗高温性，因此需要使用特种焊接技术来确保焊接接头的质量和可靠性。
特种焊接技术的分类特种焊接技术可以根据不同的焊接材料和环境条件进行分类。
下面介绍一些常见的特种焊接技术：1.不锈钢焊接：不锈钢具有较高的耐腐蚀性和抗高温性，因此在一些要求耐腐蚀性的环境中广泛应用。
不锈钢焊接技术主要包括TIG焊接和MIG焊接等。
2.高温合金焊接：在航空航天和船舶制造等领域中，常常需要使用具有较高耐高温性的材料，例如镍基合金、钼合金等。
高温合金焊接技术包括电弧焊、激光焊等。
3.铝合金焊接：铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，在航空航天和汽车制造等领域有广泛应用。
铝合金焊接技术主要包括TIG焊接和MIG焊接等。
4.磁悬浮焊接：磁悬浮焊接是一种利用磁场控制焊接过程的先进焊接技术。
它具有焊接速度快、焊接质量高等优点，在汽车制造和轨道交通领域具有广泛应用。
特种焊接的挑战和解决方案特种焊接面临着一些独特的挑战，例如焊接材料的变形、气孔和裂纹的产生等。
为了解决这些挑战，需要采取一些特殊的措施和技术。
1.焊接参数的优化：焊接参数的优化是确保焊接接头质量的关键。
通过调整焊接电流、电压和焊接速度等参数，可以减小焊接热影响区域，减少焊接变形和气孔的产生。
2.合适的预热和后热处理：预热和后热处理可以有效地降低焊接应力和改善焊接接头的性能。
预热可以提高材料的塑性和热传导性，减少焊接变形和裂纹的产生。
后热处理可以消除焊接残余应力，提高接头的强度和韧性。
3.使用合适的焊接材料和填充材料：选择合适的焊接材料和填充材料对特种焊接至关重要。
这些材料应具有与基材相似的性能，以确保焊接接头的一致性和可靠性。
4.环境控制：在特殊环境条件下进行焊接时，如高温、低温、高真空等，需要对焊接环境进行有效的控制。
特种焊接技术--第五章超声波焊接
1-发生器 2-换能器 34-耦合杆 A-发生器 B聚能器 -声学系统 5-上声极6-焊件7-下声级8-电磁加压装臵 C-加压机构 D-控制装臵 9-控制加压电源10-程控器 19 材料科学与工程学院 压力焊
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特种焊
1、超声波发生器 是焊机的核心设备。它是一种具有超声频率的 正弦电压波的电源，实质是一个包括机械振动系统 在内的单级或多级放大的自激振荡器。作用是将工 频（50Hz） 电流变成 15 ~ 60Hz 的震荡电流，并通 过输出变压器与换能器相耦合。 2、声学系统 超声波的关键部件，是电声耦合装臵（声学系 统），由换能器、聚能器（变幅杆）、耦合杆（传 振杆和上下声极）等组成。 主要作用是传输弹性振动能给焊件，以实现焊 接。声学系统设计的关在于按照选定的频率计算每 个声学组元的自振频率。
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特种焊 2、缝焊 缝焊时超声波通过旋转运动的圆盘状声极传输 给工件，形成具有密封性的连续焊缝。 缝焊可以获得密封的连续焊缝。通常工件被夹 持在上、下焊盘之间。在特殊情况下可采用平板式 下声极。
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特种焊 3、环焊 用环焊方法可以一次形成 封闭形焊缝，采用的是扭转振 动系统。焊接时焊盘扭转，振 动振幅相对于声极轴线呈对称 线性分布，轴心区振幅为零， 焊盘边缘振幅最大。显然环焊 最适用于微电子器件的封装工 艺。有时环焊也用于对气密要 求特别高的直线焊缝场合，此 时可采用部分重叠环焊方法， 类似缝焊获得连续直线焊缝。
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特种焊 （1）换能器 将发生器的电震荡能转换成相同频率的机械振 动能，是焊机的机械振动源。有磁致伸缩式和压电 式两种。 磁致伸缩效应是当铁磁材料臵于交变磁场中， 将会在材料的长度方向发生宏观的同步伸缩变形现 象，常用镍片和铁铝合金，工作可靠，但换能效率 仅为20~30%，已被压电式换能器所替代。 压电式是利用某些非金属压电晶体（如石英、 锆酸铅、锆钛酸等）的逆压电效应。当压电材料在 一定晶面上受到压力或拉力时，会出现电荷，称为 正压电效应；反正，当在压电轴方向馈入交变电场 时，晶体会沿一定方向发生同步收缩现象，称逆压 电效应。效率高达80~90%，但寿命短。
特种焊接技术PPT课件2-13铝及铝合金的电子束焊
束流偏小
未焊透
束流偏大
下榻
焊缝正面凹陷
必须选择合适的焊接参数，控制焊缝成形。必要时， 采用在焊件表面下聚焦，并在接头一侧预留单边凸合， 以其作为填充金属，可获得良好的焊缝成形。
铝及铝合金的电子束焊
推荐使用的铝合金焊接条件
合金牌 号
5A07
7A04 2A08
厚度 /mm 0.6
5 100 300 10 18
3. 宜采用下聚焦和形成较窄的焊缝（抑制氢气泡的形成）
4. 焊接速度不宜过大
板厚 ≤40mm 焊速 60-120 cm/min
板厚 >40mm 焊速 60
cm/min以下
5. 电子束按照一定形状对熔池进行扫描（促进氢气泡逸出） 6. 在焊后再进行一次电子束重熔
铝及铝合金的电子束焊
厚度大于3mm的铝合金电子束焊时对束流十分敏感
电子束功 焊接速度/ 率/kW （cm/min）21
24
80
24
4.0
150
8.7
102
焊接位置
平焊，电子枪垂直 平焊，电子枪垂直 横焊，电子枪水平 横焊，电子枪水平 平焊，电子枪垂直 平焊，电子枪垂直
铝及铝合金的电子束焊
铝及铝合金的焊前呈变形强化或热处理强化状态
即使电子束焊热输入小，接头热影响区软化或有裂纹倾向
《特种焊接技术》系列微课之
铝及铝合金的电子束焊
铝及铝合金的电子束焊
1.铝及铝合金表面易氧化，生产难熔氧化膜，自然生长氧化膜不致密，易吸收水分
2.低沸点合金元素（Mg、Zn、Li等）的蒸发与烧损 3. 电子束焊时焊速大，凝固速度大
气孔
1. 高真空条件下施焊
2. 控制母材内氢含量(0.4mL/100g)，认真化学清理
特种焊
特种焊接技术是指除常规焊接方法（如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等）之外的焊接技术。
主要针对激光焊、电子束焊、等离子弧焊、真空扩散焊、惰性气体保护焊、冷压焊和热压焊、摩擦焊、超声波焊等一些特殊的焊接方法。
激光焊激光焊是指以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。
激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工仵就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。
激光焊接原理当高强度激光照射在材料表面上时，部分光能将被材料吸收而转变成热能，使材料熔化，从而达到焊接的目的。
一般要根据金属的光学性质（如反射和吸收）和热学性质（如熔点、热传导率、热扩散率、熔化潜热等）来决定所使用的激光的功率密度和脉宽等，对普通金属来说，光强吸收系数大约在105～109厘当高强度激光照射在材料表面上时，部分光能将被材料吸收而转变成热能，使材料熔化，从而达到焊接的目的。
一般要根据金属的光学性质（如反射和吸收）和热学性质（如熔点、热传导率、热扩散率、熔化潜热等）来决定所使用的激光的功率密度和脉宽等，对普通金属来说，光强吸收系数大约在105～109厘米-1数量级。
如果激光的功率密度为105～109瓦/厘米2，则在金属表面的穿透深度为微米数量级。
为避免焊接时产生金属飞溅或陷坑，要控制激光功率密度，使金属表面温度维持在沸点附近。
对一般金属，激光功率密度常取105～106瓦/厘米2左右。
激光焊接有许多优点。
它的突出优点在于高熔点金属或两种不同金属的焊接，而且光斑小，热形变小，还可对透明外壳内的部件进行焊接，适于实现自动化。
激光焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所用激光功率密度较低（105～106W ／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。
这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。
特种焊接新技术概念
电子束焊一、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。
优点1 电子束穿透能力强 焊缝深宽比大。
2 焊接速度快 热影响区小 焊接变形小。
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4 电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接5 通过控制电子束的偏移缺点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。
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”防止金属元素的氧化和烧损 适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。
低真空电子束焊是在10-1 10Pa的压强下进行的。
压强为4Pa时束流密度及其相应的功率密度的最大值与高真空的最大值相差很小。
因此 低真空电子束焊也具有束流密度和功率密度高的特点。
非真空电子束焊机中 电子束仍是在高真空条件下产生的然后穿过一组光阑、气阻和若干级预真空小室射到处于大气压力下的工件上。
特种焊接技术
特种焊接方法特种焊接技术是指除焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等传统焊接方法之外的非常规焊接方法，主要包含电子束焊、激光焊等先进的高能束流焊接方法及扩散焊、摩擦焊、高频焊、超声波焊、爆炸焊、变形焊等固相焊接方法。
高能束流焊是指利用高能量密度的束流，高能束流功率密度在10～10W/cm2范围内。
高能束流焊接被誉为21世纪最具有发展前景的焊接技术。
一、电子束焊电子束焊（EBW）是指在真空或非真空环境中，利用汇聚的高速电子流轰击焊件接缝处所产生的热能，使被焊金属融合的一种焊接方法。
电子束焊由一般熔焊方法的“热导焊”转变为“穿孔焊”。
优点：焊缝深宽比大；焊接速度快、焊缝组织性能好；焊接变形小；焊缝纯度高、接头质量好；工艺适应性强；可焊材料多；再现性好；可简化加工工艺。
缺点：设备复杂，一次性投资大，费用较昂贵；电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，焊前对接头加工、装配要求严格、真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状受到工作室的限制、容易受杂散电磁场干扰，影响焊接质量、焊接是产生X射线，需要操作人员严格防护。
电子束焊的分类：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊。
高真空电子束焊的真空度为10～10Pa，低真空的真空度为10～10Pa，非真空在真空条件（≤10Pa）下产生的。
电子束焊的应用：一般熔焊能焊的金属都可以采用电子束焊，此外还能焊接稀有金属、活性金属、难熔金属和非金属陶瓷等。
也可焊接物理性能差异较大的异种金属。
焊接厚板时无需开坡口和填充金属，亦可焊厚度相差悬殊的焊件，可以焊接内部需保持真空度的密封件、靠近热敏元件的焊件、形状复杂且精密的零部件，也可以同时施焊具有两层或多层接头的焊件，这种接头层与层之间可以间隔几十毫米。
电子枪高压型60～150kv，电子束焊机中用以产生电子并使之汇聚成电子束的装置称为电子枪。
电子枪是电子束焊的核心部件，主要有阴极、阳极、栅极和聚焦线圈组成，电子枪有二级枪和三级枪之分，现在多采用三级电子枪。
特种焊接技术论文
特种焊接技术论文焊接可节省钢材，提高钢筋连接强度，同时能提高工效，是钢筋连接的一种重要方式。
下面是店铺整理的特种焊接技术论文，希望你能从中得到感悟!特种焊接技术论文篇一钢筋焊接技术浅析【摘要】钢筋焊接可节省钢材，提高钢筋连接强度，同时能提高工效，是钢筋连接的一种重要方式。
这种连接方式的出现对提高建筑施工效率、结构质量及安全可靠性、改变传统的建筑施工方法都具有十分重要的意义。
本文现就钢筋的焊接技术做客观探讨与分析。
【关键词】钢筋焊接;强度;焊接;技术1.钢筋焊接的一般规定1.1 轴心受拉和偏心受拉杆件中的钢筋接头，均应焊接。
普通混凝土中直径大于22mm的钢筋和轻集料混凝土中直径大于20mm的I级钢筋及直径大于20mm的II、III级钢筋的接头，均宜采用焊接。
对轴心受压和偏心受压柱中的受压钢筋的接头，当直径大于32mm时，应采用焊接。
1.2 对有抗震要求的受力钢筋的接头，宜优先要用焊接或机械连接，接头应符合下列规定：(1)纵向钢筋的接头，对一级抗震等级，应采用焊接接头，对二级抗震等级，一擦眼焊接接头。
(2)框架底层柱、剪力墙加强部位纵向钢筋的接头，对一、二级抗震等级，应采取焊接接头，对三级抗震等级，宜采用焊接接头。
(3)钢筋接头采用焊接接头是，设置在梁端、桩端的箍筋加密区范围内。
1.3 当受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一构件内的焊接接头应互相错开。
在任意焊接接头中心至长度为钢筋直径d的35倍且不小于500mm的区段内，同一钢筋不得有两个接头;应该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合下列规定：(1)非预应力筋，受拉区不宜超过50%，受压区和装配式构件连接处不限制。
(2)预应力筋，受拉区不宜超过25%，当有可靠保证措施，可放宽至50%，受压区和后张法的螺栓端杆不受限制。
接头宜设置在受力较小的部位，且在同一根钢筋全长上宜少设接头;承受均布荷载作用的尾面板、楼板、檩条等简之受弯构件，当在受拉区内配置的受力钢筋少于3根时，可在跨度两端各四分之一跨度范围内设置一个焊接接头。
关于承压类特种设备焊接技术的分析
关于承压类特种设备焊接技术的分析摘要：现在的承压类特种设备生产和加工工作中，出现了很多新的焊接工艺和技术，使得承压类特种设备的焊接质量显著提高，但是在具体的应用中，仍然存在着很多的问题，很多的因素会对其焊接质量产生不利影响。
所以在现代工业领域中，需要对承压类特种设备的焊接工作进行重点关注，提高承压类特种设备的焊接质量。
关键词：承压类；特种设备；焊接技术1承压类特种设备焊接的基本情况影响承压类特种设备焊接技术的因素众多，一些高强度低合金的钢材料中含有较多的碳元素和锰元素，这些元素在焊接后会出现淬硬的效果，导致钢结构出现裂纹，虽然裂纹不会在短时间显现，但会造成一定的安全隐患。
在实际焊接操作的过程中，焊接接头的位置受到高温的影响，会有部分元素残留，冷却后无法排出，导致焊接接头的位置出现开裂等问题。
另外，焊接线的热量较高，受影响区域晶粒的尺寸偏大，可塑性下降，部分区域出现软化的情况，会导致承压类特种设备的使用寿命下降。
承压类特种设备体积大，容器内壁较厚，实际操作过程中，焊缝的查找以及微观组织的获得具有一定的难度，传统的焊接结束无法满足当前生产的需求，因此需要结合新技术，实现焊接的精准化、简单化、智能化、自动化，这也是未来焊接技术的主要发展方向。
2承压类特种设备焊接工艺和技术2.1底层焊接承压类特种设备在焊接的过程中，需要按照顺序进行逐步焊接，首先需要进行底层焊接，保证承压类特种设备里层的质量和稳定性。
焊接时通常会采用氢弧焊的方法，从上到下以点焊的方式进行焊接，在焊接的过程中，必须要保证焊缝的均匀性，防止出现裂纹。
2.2中层焊接在底层焊接结束之后，需要进行中层焊接，针对焊缝进行清理和检查，保证焊缝的质量，控制好焊缝接头与底层焊缝接头的错开距离，用直径为 3.2的焊条，进行直线型的运条焊接，要保证中层焊缝的厚度是焊条直径的八倍以上。
2.3表层焊接在承压类特种设备的焊接工作中，表层焊接需要考虑到焊缝的厚度，和每个焊条的位置，通常要保证每根焊条的起弧位置与收弧位置，与中层焊缝接头错开。
特种焊接——电子束焊新技术和新工艺
5.电子束焊的应用范围电子束焊由于具有改善接头力学性能、减小缺陷、保证焊接稳定性、大大减少生产时间等优点，其所具有的优越性使得其在工业发达国家得到了迅速发展和广泛应用。
电子束焊产品已由原子能、火箭、航空航天等国防尖端部门扩大到机械工业等民用部门。
电子束焊接主要用于质量或生产率要求高的产品，焊接技术可应用于下列材料和场合：（1）除含锌高的材料（如黄铜）、低级铸铁和未脱氧处理的普通低碳钢外，绝大多数金属及合金都可以用电子束焊接。
（2）可以焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的金属。
（3）可不开坡口焊接厚度不大的工件，焊接变形小；能焊接可达性差的焊缝。
（4）可用于焊接质量要求高、在真空中使用的器件，或用于焊件内部要求真空的密封器件；焊接精密仪器、仪表、电子工业中的微型器件。
（5）散焦电子束可用于焊前预热或焊后冷却，还可用于钎焊热源。
6.电子束焊的设备与装备电子束焊机通常由电子枪、高压电源、控制系统、真空工作室、真空系统、工作台及辅助装置等几大部分组成。
选用电子束焊设备时，应综合考虑被焊材料、板厚、形状、产品批量等因素。
一般来说，焊接化学性能活泼的金属（如W、Ta、Mo、Nb、Ti）及其合金应选用高真空焊机；焊接易蒸发的金属及其合金应选用低真空焊机；厚大焊件应选用高压型焊机，中等厚度工件选用中压焊机；成批量生产时应选用专用焊机，品种多、批量小或单件生产选用通用型焊机。
7.电子束焊的焊接工艺7.1焊前准备（1）结合面的加工与清理电子束焊接头金属紧密配合无坡口对接形式，一般不加填充金属，仅在焊接异种金属或合金，又确有必要时才使用填充金属。
要求。
宽焊缝比窄焊缝对结合面要求可放宽，搭接接头也不必过严。
结合面经机械加工，表面粗糙度一般为1.5～25m焊前必须对焊件表面进行严格清理，否则易产生焊缝缺陷，力学性能变坏，还影响抽气时间。
清理完毕后不能再用手或工具触及接头区，以免污染。
（2）接头装配电子束焊接头要紧密结合，不留间隙，尽量使结合面平行，以便窄小的电子束能均匀融化接头两边的母材。
特种焊接技术摩擦焊
1连续驱动摩擦焊的工艺参数
连续驱动摩擦焊的工艺参数主要包括主轴转速 摩擦压力、摩 擦时间、顶锻压力、顶锻时间、变形量等; 1转速与摩擦压力 直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温 度场、塑性层温度以及摩擦变形速度） 当工件直径一定时;接合面上任一点的摩擦速度与转速成正比。 为了使变形层加热到焊接温度，平均摩擦速度必须高于最低摩 擦速度。
4）根据焊接环境可分为空间摩擦焊和水下摩擦焊。
摩擦焊的各种方式
a普通型 b)两件异向旋转型 c)中间旋转型双接头) d)两头工件同向旋转型(双接头) e) 中间两工件旋转型(双焊件) f)径向焊接型 g)轨道式摩擦焊
二 常规摩擦焊方法
1 连续驱动摩擦焊 2 惯性摩擦焊 3 相位摩擦焊 4 径向摩擦焊 5 摩擦堆焊 6线性摩擦焊 7嵌入式摩擦焊 8超塑性摩擦焊 9第三体摩擦焊
4 21 传统摩擦焊的工艺过程 422 传统摩擦焊的工艺及参数 423 典型材料的摩擦焊接工艺 424 传统摩擦焊设备 425 传统摩擦焊质量控制与安全技术
4 21 传统摩擦焊的工艺过程
一 传统摩擦焊焊接过程 二 摩擦焊加热功率及其温度
一 传统摩擦焊焊接过程
摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊 接过程两部分;
➢ 刀具制造业：钻头 立铣刀、丝锥、绞刀； ➢ 机器制造业：轴类零件、管子、螺杆、顶杆； ➢ 汽车、拖拉机制造业：半轴、齿轮轴； ➢ 石油化工行业中石油钻杆;高压阀门的阀体，管道等；锅
炉制造中蛇形管对接； ➢ 轻工纺织机械中小型轴类、辊类、管类零件焊接； ➢ 电工行业铜铝接线端子焊接;
4 2 传统摩擦焊的工艺与设备
特种焊接技术超声波焊
现再结晶现象。
二、接头形成过程
3．固相接合阶段
随着摩擦过程的进行，微观接触面积越来越大，接触部 分的塑性变形也不断增加，焊接区内甚至形成涡流状的塑 性流动层，导致焊件表面之间的机械咬合; 引起了物理冶金反应，在结合面上产生联生晶粒，出现 再结晶、扩散、相变及金属间的键合等冶金现象，形成牢 固的接头。
超声波焊属于固相焊接，目前主要用于小型 薄件的焊接，焊接质量可靠，经济性较好。 超声波焊不仅可以焊接铝、铜、金等较软的 金属材料，也可用于钢铁材料、钨、钛、钼 等金属的焊接，物理性质相差悬殊的异种金 属，甚至金属与半导体、金属与陶瓷等非金 属以及塑料等异种材料均可以采用超声波焊。
6.3 典型材料的超声波焊
在焊接铝制点火模件衬底和铜制衬垫时，通 过超声波自动焊接系统可达到每小时完成 3000个焊点的生产效率。 对于不同厚度的金属材料也有很好的超声波 焊接性，甚至焊件的厚度比几乎可以是无限 制的 。 异种金属焊接时，接头组织比较复杂 。
对于金属钼、钨等高熔点的材料，由于超声 波焊可避免接头区的加热脆化现象，从而可 获得高强度的焊点质量。 高硬度金属材料之间的超声波焊接、或焊接 性较差的金属材料之间的焊接，可通过添加 中间过渡层的方法实现超声波焊接。 对于多层金属结构，也可以采用超声波焊。
二、塑料的超声波焊
塑料焊接时，通常尽量将焊件的结合面置于 谐振曲线的波节点上，以便在这里释放出最 高的局部热量，以使材料受热熔化达到焊接 的目的。 塑料超声波焊机一般由超声波发生器、焊压 台和焊具三大部分组成。
二、焊件表面准备
超声波焊时，对焊件表面不需进行严格清理，因为超
声振动本身对焊件表面层有破碎清理作用。 焊件表面被严重氧化或已有锈蚀层，焊前仍需清理， 通常采用机械磨削或化学腐蚀方法清除。
《特种焊接技术》课程教学实践探索
ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｍｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｗｏ ｒ ｋ ａ ｒ ｅ ｎｅ ｃ — ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｉ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ．
２ ０ １ ３年 ３月
包头职业技术学 院学报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｂ ＡＯ Ｔ ＯＵ ＶＯＣ Ａ ＴＩ Ｏ ＮＡＬ ＆ Ｆ ＥＣ ＨＮＩ Ｃ ＡＬ Ｃ ＯＬ Ｌ Ｅ ＧＥ
Ｍａ ｒ （ ￣ ｌ １ ． ２ ０１ ３
第言
课程 的学 习之后 ， 其综 合素 质和创 新 能力得 到拓展 ，
《 特种焊 技 术 》 课 程 焊 接 技 术 专 业 的 一 门 重 要
的专业 课 ， 对培 养学生 除 常规焊 接方法 ， 掌握 特殊 的
他们 才开 始具备 对 焊 接知 识 体 系 的全 面认 识 ， 为 后
ｉ ｔ ａ ｉ ｍｓ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ’ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｏ ｆ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｘ ｔ ， ｓ ｏ ｍｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ —
特种焊接
一、填空题1.电子束作为焊接热源除具有（高能量密度）外，还能精确控制反应快速在这上面，电子束焊明显优于（激光焊），后者只能用透镜和反射镜控制，反应速度（慢）。
2.电子束焊是利用高能量密度的束流和（汇聚）的高束电子流轰击置于（真空）或（非真空）环境中的焊件接缝所产生的热能使被焊金属融合的一种焊接方法。
3.变形焊称为大体分三种类型，室温下进行的变形焊称（冷压焊），温度在（300℃左右）变形焊叫热压焊，在超真空中进行的变形焊称为（超真空变形焊）。
4.爆炸焊主要用于同种金属材料、异种金属材料、金属与（陶瓷）的焊接，特别是材料（性能）差异较大的用其他方法难以实现可靠连接的金属热膨胀系数相差很大的材料，（活性）很强的金属。
5.激光焊是利用能量密度极高的（激光束）作为热源的一种高效、精密焊接方法，属于高能束焊接。
其具有（能量密度高）、（穿透力强）（精度高）、（适应性强）等特点。
6.超声波焊接是两焊件在（压力）作用下利用超声波的（高频振荡）使焊件接触表面产生强烈的（摩擦作用），以清除表面氧化物并加热而实现焊接的一种固态焊接方法。
7.为确保获得良好的超声波焊接接头质量，必须严格控制焊接工艺。
主要包括（接头设计）、焊件表面准备、（上声极）的选用和焊接参数的选择等。
8.高频焊是利用10-50KHz的（高频电流）经焊件连接表的面产生（电阻热）并在施加压力的情况下，达到金属结合的一种焊接方法。
9.根据高频电能导入方式，高频焊可分为（高频电阻）和（高频感应）焊。
10.传统摩擦主要是指（连续驱动）摩擦焊、（惯性）摩擦焊、（相位控制）摩擦焊、（轨道）摩擦焊，共同特点是靠两个待焊件之间的（相对摩擦运动）产生的热能，而搅拌摩擦焊、嵌入摩擦焊第三体摩擦焊和摩擦堆焊是靠（搅拌工件）和（待焊件）之间相对摩擦运动产生热量而实现焊接。
11.搅拌头是搅拌摩擦焊的关键和核心部件，主要由（轴肩）和（搅拌针）两部分组成。
12.摩擦焊是利用焊件接触端面（相互运动）中相互摩擦所产生的热使端面达到（热塑性）状态，然后迅速（顶锻）完成焊接的压焊方法。
特种焊接技术及应用第二版
特种焊接技术及应用第二版1. 引言特种焊接技术在现代制造业中扮演着重要的角色。
随着科技的进步和需求的增长，特种焊接技术不断发展和完善，并广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
本文旨在介绍特种焊接技术的概念、分类、原理以及在不同领域的应用。
2. 特种焊接技术分类特种焊接技术根据焊接过程和材料的特殊性质可以分为以下几类：电弧焊接、激光焊接、电子束焊接、摩擦焊接和超声波焊接。
2.1 电弧焊接电弧焊接通过产生高温的电弧，将两个或多个金属零件瞬间熔化并连接在一起。
电弧焊接常用的方法包括手工电弧焊、气体保护焊和埋弧焊。
2.2 激光焊接激光焊接是一种利用激光束的高能量密度将金属零件熔化并连接的技术。
激光焊接具有焊缝窄、熔化区小、熔池深度可控等优点，因此在高精密需求的领域得到广泛应用。
2.3 电子束焊接电子束焊接是一种利用高速电子束将金属零件加热至熔化并连接的技术。
电子束焊接具有高能量浓度和焊缝质量高的特点，广泛应用于航空航天领域。
2.4 摩擦焊接摩擦焊接是一种利用摩擦热产生焊接效应的技术。
通过在金属零件之间施加压力和产生摩擦热，使得金属表面部分熔化并连接在一起。
摩擦焊接适用于连接高熔点金属、非常规材料以及形状复杂的零件。
2.5 超声波焊接超声波焊接是一种利用超声波的振动能量将金属零件连接在一起的技术。
超声波焊接具有焊接速度快、效率高、焊缝质量好的特点，广泛应用于汽车制造和电子制造领域。
3. 特种焊接技术的应用特种焊接技术在不同领域有着广泛的应用。
3.1 航空航天航空航天领域对焊接技术的要求非常高，特种焊接技术在航空航天中起到了至关重要的作用。
例如，电子束焊接在制造火箭发动机等高温零部件时能够提供高质量的焊接接头。
3.2 汽车制造汽车制造中需要大量的焊接工艺来连接各个零部件。
特种焊接技术可以提高焊接强度、减小焊接变形，并为汽车的安全性能提供保障。
3.3 建筑工程在建筑工程领域，特种焊接技术被用于连接钢结构、桥梁和管道等重要部件。
特种焊接技术教案及反思
特种焊接技术教案及反思特种焊接技术教案及反思一、引言特种焊接技术是指应用于特定行业或特殊环境下的焊接技术，其要求更高、更严格。
特种焊接技术的教学需要有一套完整的教案，以确保学习过程的顺利进行。
本文将介绍特种焊接技术教案的编写内容，并对教学过程中可能遇到的问题进行反思。
二、特种焊接技术教案的编写内容1. 目标和要求：明确教学的目标和要求，包括学生应该掌握的知识、技能和态度。
2. 教学内容：根据特种焊接技术的特点，确定教学内容的范围和重点。
可以包括特种焊接材料、特种焊接工艺、特种焊接设备等。
3. 教学方法：根据学生的特点和教学内容的特点，选择合适的教学方法。
可以采用理论教学、实验教学、案例教学等多种方法相结合，以提高学生的学习效果。
4. 教学手段和资源：确定教学所需的手段和资源，如教材、实验器材、多媒体设备等。
确保教学过程中能够顺利使用，并能够满足学生的学习需要。
5. 教学评价：确定教学评价的方式和标准，以评价学生对特种焊接技术的掌握程度。
可以采用考试、实验报告、项目作业等方式进行评价。
三、教学过程中可能遇到的问题与反思1. 学生的学习兴趣不高：特种焊接技术属于一项较为专业的技术，学生可能对其兴趣不高。
教师可以通过提供实际应用案例，引导学生了解特种焊接技术的重要性和应用价值，激发学生的学习兴趣。
2. 缺乏实践环节：特种焊接技术的学习需要结合实际操作，但实践环节可能受到条件限制。
教师可以通过模拟实验、实地考察等方式，尽量增加学生的实践机会，提高其实际操作能力。
3. 学习内容过于抽象：特种焊接技术的学习内容可能较为抽象，难以理解和掌握。
教师可以通过图示、动画、视频等多媒体手段，将抽象的概念转化为形象的图像，帮助学生更好地理解和记忆。
4. 学生的自主学习能力差：特种焊接技术的学习需要学生具备一定的自主学习能力，但学生可能存在自主学习能力差的问题。
教师可以通过分组合作学习、课后拓展作业等方式，培养学生的自主学习能力，提高其学习效果。
特种焊接技术PPT课件1-9激光焊的安全与防护
LASER
玻璃体
晶体
角膜
5 激光焊的安全与防护
激光的危害
对皮肤的伤害
皮肤受到激光的直射会造成烧 伤，特别是聚焦后激光功率密度十 分大，伤害力更大，会造成皮肤严 重烧伤。长时间受紫外、红外光漫 反射的影响，可能导致皮肤老化、 炎症和皮癌等病变。
6 激光焊的安全与防护
激光的危害
其他方面
激光束直接照射或强反射会引起可燃物的燃烧导致火灾。激 光焊时，材料受激光加热而蒸发、气化，产生各种有毒的金属烟 尘。高功率激光加热时会产生臭氧，对人体健康也有一定危害。 长时间在激光环境中工作，会产生疲劳的感觉等。同时激光器中 还存在着数千至数万伏特的高压电，存在着电击的危险。
P0 500 W PP = 9 kW t = 0,5 - 20 ms F = 500 Hz = 1064 nm
Cw laser
Invisible and visible laser radiation Avoid eye or skin exposure to direct or scattered radiation Laser Class 4 EN 60825-1-94
1
《特种焊接技术》课程系列之
激光焊技术
2 激光焊的安全与防护
激光焊的安全与防护
激光的危害 激光的安全与防护
3 激光焊的安全与防护
激光的危害
对眼睛的伤害
1.受激光直接照射，会由于激光的加热 效应引起烧伤，可瞬间使人致盲，危险最大， 后果严重。即使是数毫瓦的He-Ne激光，也 会引起眼底组织的损伤。
2.激光加工时，由于工件表面对激光的 反射，也会造成伤害。强反射的危险程度与 直接照射相差无几，而漫反射光会对眼睛造 成慢性损伤，导致视力下降。
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预览：特种焊接技术是指除焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等传统焊接方法之外的非常规焊接方法，主要包含电子束焊、激光焊等先进的高能束流焊接方法及扩散焊、摩擦焊、高频焊、超声波焊、爆炸焊、变形焊等固相焊接方法。
高能束流焊是指利用高能量密度的束流，高能束流功率密度在10～10W/cm2范围内。
高能束流焊接被誉为21世纪最具有发展前景的焊接技术。
1、（1）电子束焊（EBW）是指在真空或非真空环境中，利用汇聚的高速电子流轰击焊件接缝处所产生的热能，使被焊金属融合的一种焊接方法。
电子束焊由一般熔焊方法的“热导焊”转变为“穿孔焊”。
（2）优点：焊缝深宽比大；焊接速度快、焊缝组织性能好；焊接变形小；焊缝纯度高、接头质量好；工艺适应性强；可焊材料多；再现性好；可简化加工工艺。
缺点：设备复杂，一次性投资大，费用较昂贵；电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，焊前对接头加工、装配要求严格、真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状受到工作室的限制、容易受杂散电磁场干扰，影响焊接质量、焊接是产生X射线，需要操作人员严格防护。
电子束焊的分类：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊。
高真空电子束焊的真空度为10～10Pa，低真空的真空度为10～10Pa，非真空在真空条件（≤10Pa）下产生的。
电子束焊的应用：一般熔焊能焊的金属都可以采用电子束焊，此外还能焊接稀有金属、活性金属、难熔金属和非金属陶瓷等。
也可焊接物理性能差异较大的异种金属。
焊接厚板时无需开坡口和填充金属，亦可焊厚度相差悬殊的焊件，可以焊接内部需保持真空度的密封件、靠近热敏元件的焊件、形状复杂且精密的零部件，也可以同时施焊具有两层或多层接头的焊件，这种接头层与层之间可以间隔几十毫米。
（3）电子枪高压型60～150kv，电子束焊机中用以产生电子并使之汇聚成电子束的装置称为电子枪。
电子枪是电子束焊的核心部件，主要有阴极、阳极、栅极和聚焦线圈组成，电子枪有二级枪和三级枪之分，现在多采用三级电子枪。
（4）电子束焊的常用接头：对接、角接、T形接、搭接和端接。
（5）电子束焊的主要焊接参数及选择：加速电压（影响熔深）、电子束电流、焊接速度、聚焦电流和工作距离。
这些参数直接影响到焊缝的熔深和几何形状。
（6）长空洞及焊缝中裂纹都是深熔透电子束焊接时所特有的缺陷，降低焊接速度，改进材质有利于消除此类缺陷。
2、（1）激光焊（LBW）是利用能量密度极高的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。
与传统焊接方法比较具有能量密度高、穿透力强、精度高、适用性强等优点。
（2）特点：①激光束功率密度高，加热速度快，热影响区窄，焊接应力和变形小，容易实现深熔焊和高速焊，适用于精密焊接和微细焊接。
②焊缝熔深比大。
③适应于常规焊接方法难以焊接的材料、如难熔金属、热敏感性强的材料以及热物理性能、尺寸和体积差异悬殊的工件间焊接，也用于非金属材料的焊接。
④可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的部位。
⑤可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，如焊接置于玻璃密封容器内的合金等剧毒材料。
⑥激光束不受电磁干扰，不存在X射线防护问题，也不需要真空保护。
缺点：①激光焊难以焊接反射率较高的材料。
②对焊件加工、组装、定位要求相对较高。
③设备一次性投资较大。
（3）按激光对工件的作用方式，激光焊可分为脉冲激光焊和连续激光焊。
根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊分为传热焊、深熔焊。
数千瓦的高功率CO2激光器的出现，开辟了激光应用于焊接的新纪元。
激光焊设备主要有激光器、光束传输、聚焦系统、焊枪、工作台、电源控制装置、气源、水源、操作盘、数控装置等组成。
激光器是产生受激辐射光并将其放大的装置，是激光焊接设备的核心部分。
根据激光器中工作物质的形态分为固体、液体和气体激光器。
（4）脉冲激光焊时，每个激光脉冲在焊件上形成一个焊点。
焊件是由点焊或由点焊搭接成的缝焊方式实现连接的。
由于其加热斑点很小，主要用于微型、精密元件、一些微电子元件的焊接。
（5）连续激光焊的焊接参数：激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量、保护气体。
激光—压力复合焊特点：接头强度高、焊接速度快、生产效率高。
3、（1）扩散焊（DFW）是将紧密接触的焊件置于真空或保护气氛中，并在一定温度和压力下保持一段时间，使接触界面间原子相互扩散而实现可靠连接的一种固相焊接方法。
尤其是对于熔焊方法难以焊接的材料，扩散焊具有明显的优势。
（2）特点：①可以在不降低被焊材料性能的情况下焊接几乎所有的金属或非金属，特别适合于熔焊和其他焊接方法难以焊接的材料。
适应新能好，焊接可靠。
②接头质量好，其显微组织与母材接近或相同，在焊缝中不存在熔焊缺陷、过热组织和热影响区。
焊接参数易于精确控制，在批量生产时接头质量和性能稳定。
③焊件精度高、变形小，焊件整体塑性变形很小，焊后的工件一般不再进行机械加工。
④可以焊接大断面工件。
⑤可以焊接结构复杂、接头不易接近以及厚薄相差较大的工件，能对组装件中许多接头同时实施焊接。
缺点：①焊件表面的制备和装配质量较高，特别对接合表面要求严格。
②焊接热循环时间长，生产率低。
③设备一次性投资大，且焊接工件的尺寸受到设备的限制，无法进行连续式批量生产。
中间层材料特点：①容易发生塑性变形，含有加速扩散的元素，如Be、B、Si。
②与母材的物理化学性能接近，且不与母材发生不良冶金反应，如产生脆性相与共晶相。
③不会在结合处引起电化学腐蚀。
（3）中间层的选用：可采用箔、粉末、镀层、离子喷射和喷涂层等多种形式。
（4）阻焊剂具有的性能：①熔点或软化点应高于焊接温度。
②具有较好的高温化学稳定性，在高温下不与焊件、夹具或压头发生化学反应。
③不释放有害气体污染附近的待焊接表面，不破坏保护气氛或真空度。
（5）扩散焊焊接参数：焊接温度、焊接压力、保持时间、气氛环境。
焊接温度：提高加热温度还会造成母材软化，扩散焊温度大都在0.6~0.8Tm（Tm为母材的熔点，异种材料焊接时Tm为熔点较低一侧母材的熔点），最适合的温度一般取接近0.7 Tm。
而一般情况下压力为10~30MPa。
（6）扩散焊接设备一般包括：加热系统、加压系统、保护系统、控制系统。
常采用感应加热或电阻加热方法对焊件进行局部或整体加热。
高频感应扩散焊焊接设备采用高频电源加热。
扩散焊所施加的压力范围为1~100MPa。
正负离焦：工件表面在焦点以内时为负离焦，与焦点的距离为负离焦量；反之为正离焦。
4、（1）摩擦焊（FW）是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。
（2）摩擦焊的分类：一是根据焊件的相对运动形式分类；二是按焊接过程的工艺特点分类。
（3）常规摩擦焊方法：连续驱动摩擦焊（最常用）、惯性摩擦焊（又称储能焊焊前先将飞轮、主轴系统和旋转架头上的焊件加速到预定的转速，然后，主轴电动机和飞轮脱开或断电。
同时，另一个焊件向前移动、接触并施加轴向压力，开始摩擦加热过程）、相位摩擦焊、径向摩擦焊、摩擦堆焊、线性摩擦焊、嵌入式摩擦焊、超塑性摩擦焊、第三体摩擦焊。
（4）摩擦焊特点：①焊接质量好且稳定；②适焊材料范围广；③焊接时间短，生产率高；④焊件尺寸精度高、成本低；⑤机械化、自动化程度高；⑥焊机功率小、节能、无污染。
（5）传统摩擦焊焊接过程的一个周期可分为摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可分为四个阶段：①初始摩擦阶段；②不稳定摩擦阶段；③稳定摩擦阶段；④停车阶段；顶锻焊接过程也可分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（6）连续驱动摩擦焊焊接参数：①转速与摩擦压力；②摩擦时间；③摩擦变形量；④停车时间；⑤顶锻压力。
（7）搅拌摩擦焊的焊接过程及特点：搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相焊接方法，但与常规摩擦焊有所不同。
首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高且软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。
在搅拌焊头与焊件表面摩擦生热和锻压共同作用下，形成致密牢固的固相焊接接头。
特点（优点）：①焊缝是在塑性状态下受挤压完成的，属于固相焊接，因而其接头不会产生熔焊缺陷和脆化现象。
焊缝性能接近母材，力学性能优异。
适合焊接非铁金属及其合金以及钢铁材料、复合材料等，也可用于异种材料的焊接。
②不受轴类零件的限制，可进行平板的对接和搭接，可焊接直焊缝、角焊缝及环焊缝、可进行大型框架结构及大型筒体制造、大型平板对接等。
③质量稳定，重复性高。
④焊接时无需填充材料、保护气体，焊前无需对焊件表面预处理，焊接过程中无需施加保护措施，厚大焊件边缘不用加工坡口，简化焊接工序。
焊接铝合金不用去氧化膜，只需去除油污即可。
⑤能量密度高、热输入速度快，焊接变形小，焊后残余应力小，焊件的尺寸精度高。
⑥不产生弧光辐射、烟尘和飞溅、噪音低，环保。
被称为绿色焊接方法。
（8）搅拌摩擦焊接头形式：对接、角接、搭接、T形接头。
用于全位置焊接，如立焊、横焊、仰焊、环行轨道自动焊等。
（9）参数选择：焊接速度、搅拌焊头旋转速度、焊接压力、搅拌焊头结构参数、搅拌焊头插入速度和保持时间等。
激光焊和电子束焊的比较。
电子束焊接技术起源于20世纪50年代，10年后激光器诞生，激光加工技术的研究与应用也随即展开。
电子束与激光加工同属于高能密度束流加工技术，应用的领域大体相同，其能量密度在同一段数量级远高于其他热源。
与传统焊接技术比较，激光焊接与电子束焊接都具有更多优异的特性：能量密度高（大于105W/cm2）；焊接速度高（一般可以达到5~10m/min）；热影响区窄（仅为焊缝宽度的10%~20%）；热流输入少、工件变形小；易实现自动控制、可在线检测焊缝质量；非接触加工、无后续加工。
相比较于电子束焊，激光焊接的优点是：激光焊不需真空室和对工件焊前进行去磁处理，它可在大气中进行，也没有防X射线问题，所以可在生产线内联机操作，也可焊接磁性材料。
另外，激光焊接的循环时间大大低于电子束焊接（很容易做到30s以内）但是，受到技术进步的局限，激光焊还存在一定的缺点：激光的能量转换效率较低，常用的CO2激光器能量转换效率不足20%，最新的光纤激光器转换效率也没有超过30%；能量转换效率低造成在生产线中应用大功率激光焊接的经济性很差，目前实用的激光焊接设备功率大多小于20kW，可焊接的深度一般很少超过10 mm；随着新一代激光器的诞生，激光器的寿命可以达到50000h，这大大降低了激光焊接设备的使用成本。
但是，要想获得理想的焊接质量，保护气体是不可少的，这也造成加工成本的增加；激光焊接的深宽比小于电子束焊，一般在10∶1以内（在齿轮激光焊接中，焊缝的深度一般在4~6 mm，故这个深宽比还比较适用），不适合大厚度工件的焊接；激光焊接对于铝合金材料及其他高反射率材料的焊接还存在一些技术难点，必须通过填丝等辅助手段，才能达到较理想的焊接效果。