現(xiàn)代焊接技術(shù)中的電子束焊接技術(shù)

張春嬌

摘 要：在我國(guó)機(jī)械焊接的領(lǐng)域中，由于焊接件以及被焊接件的材質(zhì)以及形式在不斷的變化過(guò)程中，導(dǎo)致了我國(guó)傳統(tǒng)形式水上的焊接技術(shù)，雖然仍然在應(yīng)用，但是已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)新材料的焊接要求，因此我國(guó)的焊接領(lǐng)域在不斷的進(jìn)行焊接技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。本文先分析電子束焊接技術(shù)的特點(diǎn)及分類，其次探討現(xiàn)代焊接技術(shù)中的電子束焊接技術(shù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代；焊接；技術(shù)；電子束焊接

1 前言

就我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)化發(fā)展情況來(lái)說(shuō)，焊接廣泛應(yīng)用于多種材料的連接，而隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，原來(lái)的傳統(tǒng)焊接方式也轉(zhuǎn)化為激光、電子束焊等先進(jìn)的焊接技術(shù)。可以說(shuō)，無(wú)論是在建筑行業(yè)，還是車輛、機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等方面，離開焊接技術(shù)是根本無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的。而隨著與國(guó)外交流的增多，現(xiàn)代焊接技術(shù)已經(jīng)有了異種材料的非金屬材料的連接技術(shù)，而在產(chǎn)品表面設(shè)計(jì)方面也有了更好的創(chuàng)新制作方法，可以說(shuō)，焊接技術(shù)的發(fā)展前景是非常光明的，焊接技術(shù)的未來(lái)充滿了希望。

2 電子束焊接技術(shù)的特點(diǎn)及分類

2.1 電子束焊接技術(shù)的特點(diǎn)

電子束焊接技術(shù)主要就是利用電子束的高能量，將電子束進(jìn)行集中控制，達(dá)到焊接材料的焊接目的。電子束焊接技術(shù)在形成機(jī)理上同一般形式上的焊接技術(shù)有非常大的區(qū)別。在應(yīng)用電子束焊接技術(shù)進(jìn)行焊接操作的過(guò)程中，首先我們要通過(guò)高壓焊接加速專用裝置的作用形成具有高功率效能的電子束；其次是有效的利用磁透鏡的作用找到焊接焦點(diǎn)，在電子束焊接的過(guò)程中，電子束的動(dòng)能能夠有效的轉(zhuǎn)化為焊接熱能，這樣就能夠高質(zhì)量的達(dá)到焊接材料需要的焊接要求。在電子束焊接技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，電子束的焊接特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)，由于電子束的焊接能力較大，這樣就會(huì)讓焊接操作在較短的時(shí)間內(nèi)完成，提升了焊接的工作效率。又因?yàn)殡娮邮附蛹夹g(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中具有較小的受熱區(qū)間，因此在焊接的過(guò)程中具有非常小的焊接變形[1]。除了上述電子束焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，電子束焊接技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中還有一些缺點(diǎn)存在，首先就是電子束焊接在應(yīng)用的過(guò)程中前期準(zhǔn)備較為復(fù)雜，加工成本需求很大。電子束焊接技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)于接頭焊接裝配的精度要求非常高；電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境為真空環(huán)境，因此對(duì)于焊接的工作環(huán)境要求較高，有很大的限制[2]。每一次電子束焊接都需要進(jìn)行真空處理；由于電子束焊機(jī)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中冷卻的速度較快，因此容易導(dǎo)致焊接材料的焊接缺陷，同時(shí)在電子束焊接技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中還容易受到外在磁場(chǎng)的影響，影響焊接的質(zhì)量。我們?cè)趹?yīng)用電子束焊接技術(shù)進(jìn)行焊接操作的時(shí)候，要針對(duì)不同的材料特性，科學(xué)的選擇焊接速度，保障焊接速度能夠在一個(gè)合理的焊接操作以及焊接質(zhì)量保障之內(nèi)，控制電子束焊接的焊接質(zhì)量。

2.2 電子束焊接技術(shù)的分類

電子束焊接技術(shù)的主要分類。由于電子束焊接技術(shù)對(duì)于焊接環(huán)境的要求較高，因此我們?cè)趯?shí)際的焊接工作進(jìn)行的過(guò)程中，根據(jù)真空度的實(shí)際差異，將電子束焊接技術(shù)分為三個(gè)主要類型，首先是非真空環(huán)境下的電子束焊接技術(shù)，其次是低真空環(huán)境下的電子束焊接技術(shù)，最后是高真空環(huán)境下的焊接技術(shù)。在這三種電子束焊接技術(shù)中，低真空環(huán)境下的電子束焊接技術(shù)由于其施工成本低，焊接效率高，因此在電子束焊接技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)對(duì)焊接質(zhì)量要求較高時(shí)，我們會(huì)使用高真空狀態(tài)下的電子束焊接技術(shù)來(lái)進(jìn)行焊接材料的焊接操作。

3 現(xiàn)代焊接技術(shù)的電子焊接技術(shù)

3.1 磁控焊接技術(shù)

磁控焊接技術(shù)屬于新興的焊接技術(shù)。它主要是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接。它的投入成本非常低、裝置也比較簡(jiǎn)單、耗能非常少、效益比較好。通過(guò)常年對(duì)磁控焊接技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)了磁控對(duì)電弧焊電弧狀態(tài)的影響。外加磁場(chǎng)對(duì)焊接母材的熔化與焊縫的成形有非常大的影響。利用電磁攪拌技術(shù)能夠改變金屬結(jié)晶過(guò)程中的熱量傳遞過(guò)程，進(jìn)而使結(jié)晶方向發(fā)生變化。通過(guò)組織的細(xì)化作用，能夠使焊縫的一些力學(xué)特點(diǎn)提升的更加明顯。除此之外還能降低焊接過(guò)程中缺陷的敏感性。鑒于磁控焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，這必定是其中的發(fā)展方向之一[3]。

3.2 低溫焊接技術(shù)

由于我國(guó)地理環(huán)境的特殊位置，冬季寒冷時(shí)節(jié)持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這就考驗(yàn)著低溫環(huán)境下焊接技術(shù)的性能。近些年來(lái)，各個(gè)相關(guān)學(xué)術(shù)組織都在積極的解決應(yīng)對(duì)冬季低溫焊接的問(wèn)題以及施工的臨界溫度的取值問(wèn)題。例如我國(guó)在冬季完成了“鳥巢”萬(wàn)噸級(jí)以上的剛結(jié)構(gòu)件的焊接工作。冬季進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)影響焊接的因素主要有操作員的工藝水平、焊機(jī)的效率、材料的性能、焊法的熟練程度以及環(huán)境的作用。僅僅考慮這些因素中的某一項(xiàng)或某兩項(xiàng)是不全面的，是無(wú)法做出正確評(píng)價(jià)的。綜合考慮這些因素的影響，“鳥巢”在低溫作業(yè)環(huán)境下取得了顯著成果，并以此確定了低溫焊接的臨界溫度為150°C。低溫焊接能夠縮短工期，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益[4]。由“鳥巢”焊接任務(wù)中獲得的低溫焊接經(jīng)驗(yàn)技術(shù)必將應(yīng)用于實(shí)踐。

3.3 建立合理的焊工資格認(rèn)證體系

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)件的焊接過(guò)程具有工程量復(fù)雜、焊接對(duì)象多樣化、施工環(huán)境多變、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)白熾化等特點(diǎn)。進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)涉及到焊接工藝的編寫、工程技術(shù)參數(shù)的評(píng)定、焊接件的檢修等多種情況。除此之外，焊接過(guò)程的焊接點(diǎn)比較多、焊接面比較廣、戰(zhàn)線比較長(zhǎng)。因此，這就對(duì)焊接人員的技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。使其發(fā)揮聰明才智和自主創(chuàng)造性向管理人員提出了巨大的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)焊接技術(shù)方面的專業(yè)性應(yīng)用人才具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這就要求社會(huì)機(jī)構(gòu)各方面建立完善的焊工資格認(rèn)證體系。認(rèn)真的培養(yǎng)焊工人才，同時(shí)加強(qiáng)焊工的資格認(rèn)證對(duì)我國(guó)的焊工人才培養(yǎng)是一個(gè)正確的人才培養(yǎng)模式。同時(shí)這也是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)[5]。這種制度的建立在一定程度上能夠促進(jìn)焊接技術(shù)的迅速發(fā)展、提高焊接工藝的整體水平。

3.4 電子焊接技術(shù)將被激光焊接取代

激光束經(jīng)過(guò)聚焦后，激光焦點(diǎn)處的能量密度高達(dá)10—100W/cm并且加熱的范圍甚至小于1mm。如果將此技術(shù)應(yīng)用于焊接方面，那將會(huì)給焊接工業(yè)帶來(lái)巨大的變革。一方面可以提高焊接的速度，另一方面還可以減小接頭處的變形以及減小應(yīng)力集中。激光焊接術(shù)達(dá)到的焊接精度比較高，是比較理想的焊接技術(shù)。激光焊接的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的焊接，因?yàn)榧す饩哂兄本€傳播的特點(diǎn)。除此之外與電子束相比較而言，激光束的優(yōu)勢(shì)顯而易見。第一，激光焊接不需要真空環(huán)境，節(jié)約了設(shè)備上的成本投入；第二，激光束不會(huì)產(chǎn)生X射線，對(duì)人體不會(huì)造成傷害，不需要專門的防護(hù)用具；第三，激光焊接的生產(chǎn)效率比較高。因此，激光束在不久的將來(lái)應(yīng)該會(huì)取代電子束成為焊接主流技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)仍處于工業(yè)占主導(dǎo)行業(yè)的狀況下，現(xiàn)代焊接技術(shù)對(duì)于工業(yè)的推動(dòng)發(fā)展作用是不言而喻的。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究者和科學(xué)家將重點(diǎn)放在了探究焊接新材料的角度上，這對(duì)于我們現(xiàn)今焊接行業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)是非常值得期待的，是尚未深入接觸過(guò)的領(lǐng)域，若是能在新材料上取得讓國(guó)內(nèi)外矚目的研究成果，這將是焊接領(lǐng)域幾十年來(lái)的一場(chǎng)革命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚毅，游小剛，李佳艷，石爽.電子束技術(shù)在高溫合金中的應(yīng)用[J].材料工程，2015（12）：101～112.

[2] 石鑫.現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤及其制造技術(shù)[J].科技展望，2016（4）：55.

[3] 趙博，李國(guó)元，許廣興.鈦合金焊接技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用和展望[J].航空制造技術(shù)，2013（16）：122～125.

[4] 楊紹斌，王陽(yáng)，沈丁，董偉，王峰.有色合金電子束焊接的發(fā)展?fàn)顩r[J].材料導(dǎo)報(bào)，2014（17）：60～63+68.

[5] 王廣成.焊接技術(shù)在汽輪機(jī)隔板制造中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2015（6）：226～227.