焊接技术的特点精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇焊接技术的特点，期待它们能激发您的灵感。

篇1

一、机械激光-电弧复合焊接技术的发展背景

机械激光-电弧复合焊接技术是为了满足特定材料的加工焊接要求，综合利用机械激光焊接和电弧焊接的优势，将其物理性能和能量传输性能以恰当的方式融合到一起，形成的一种科学先进的技术手段。将电弧焊接和激光焊接技术取长补短的结合起来形成的激光-电弧复合焊接技术具有经济、高效的特点，解决了许多材料的加工要求，实现了优质的焊接。

电弧焊接是应用最早且在材料技术上运用较普遍的焊接的技术，将电能转换为热能完成金属之间的连接，分为非熔化极电弧焊接和熔化极电弧焊接，但是由于电弧能力分布密度特性，导致焊接速度较慢，焊接的深度和熔度较浅，造成材料容易焊接变形，并且生产效率较低。激光焊接可以利用高达107W/cm2的能量密度形成小孔和等离子体时的热加工，激光焊接速度比较快，材料变形较少，通过较少的热输入量形成深度比大的良好焊接效果，从而实现精密焊接。但是也存在着一定的缺点，即焊接接头的间隙要求较高、焊接过程的稳定性和激光能量的利用率较差、焊接厚度较高的材料成本过高。

为顺应时展，综合焊接需求，针对电弧焊接和激光焊接的优劣，在20世纪70年代末，英国伦敦帝国大学对复合焊接工艺进行了研究，提出了电弧与激光焊接结合的工艺概念，随后英国学者和美国等科学研究者利用了激光配合一定量的辅助电弧，形成了现如今激光-电弧复合焊接的技术工艺，解决了焊接熔深浅问题和生产成本过高的问题，有效的提升了能量的利用率，提高了焊接的生产效率。

二、激光-电弧复合焊接的原理

激光―电弧复合焊接技术在工作时，激光及电弧同时作用在金属表面的一点上。在激光的作用下，焊缝的上方会产生一定的等离子体云，这种等离子体云会吸收及散射进行射入过程中的激光，从而降低了激光能量的功能。在原有基础上加上电弧后，能够产生一定量的低温低密度的电弧等离子，从而起到稀释激光等离子体的作用，进一步提升了激光能量的传输效率。外加电弧还可以在进行焊接的同时实现对母材进行加热，母材温度的升高能够提升对激光的吸收效率，从而增加焊接熔深。而且激光作用能够降低电弧通道的电阻，也能够加深该项技术的熔深。

三、机械激光-电弧复合焊接技术的特点

（一）提高了焊接过程的稳定性

激光焊接时，等离子体形成较多的带电粒子，带电粒子会主动吸收电弧，压缩电弧的根部使电弧稳定燃烧，既增加了焊接的稳定性，使得电弧不随意飘逸同时提升了电弧的能量利用率。

（二）实现高效率、低成本的焊接

机械激光-电弧复合焊接技术的最主要优势和目的便是实现高效率、低成本的焊接。激光和电弧的相互作用下，使得用较小的激光和电弧能量便能完成材料的焊接，相比要达到同等效果所耗费的单独激光和电弧功率要小许多，极大程度的降低了生产成本。同时与单纯电弧或者激光焊接相比，复合焊接技术利用两种热源综合焊接的优势，输入的热量较小造成的热影响区域面积较小，导致的工艺材料的焊缝变形量较小，较少了焊接后的工序处理，提升了生产工作效率。

（三）增加焊缝熔深，改善焊接成型

熔深浅是焊接技术中易出现的问题，而在激光的作用下，电弧可以深入到工件内部，到达焊缝的深处增加熔深，并且在电弧的作用下也会增强金属的激光吸收率。形成较深的焊缝熔深改善了金属的熔化程度，避免了焊缝咬边的现象出现，同时，激光-电弧复合焊接技术还可以控制激光和电弧的输出量，根据材料工件需求，单独调节配比，获得理想的焊缝熔深和深宽比。

（四）减少焊接缺陷，提升焊接质量

在电弧和激光的复合热源焊接下，激光的作用减少了焊缝的加热时间，使得焊接材料受热面积减少，不易产生较大的晶粒，并且有效的减缓了熔池金属的凝固时间，增加了熔池相变时间，将熔池的气体充分排除，减少了诸如气孔、裂纹等焊接的缺陷，提升了焊接的质量。

（五）降低要求，提升焊接适应性

单独激光作用时，激光束直径较小，对焊接接头的间隙要求小于0.10mm要求较高。而在电弧的作用下，增加了工件材料的熔合区宽度，可以降低焊接接头间隙的高精度要求。并且更适用于一些特殊的材料，如电弧在激光焊接之前可以清洁焊缝表面，去除氧化膜，从而更有利于焊接铝合金。

四、机械激光-电弧复合焊接技术的应用

（一）应用到船舶制造业

因船舶制造业中造船所使用的钢板厚度较厚，对于焊接要求较高，而单一的电弧焊接和激光焊接都无法满足船舶制造业的需求。激光-电弧复合焊接技术具备着独特的优势，对于较大的焊件间隙可以放宽至1mm，相对于激光焊接的0.1mm，极大的提升了间隙距离，减少了焊接前的工作量和成本，使的船舶制造速度加快，成本下降，提升了制造效率。另外主要的优势在于，激光-电弧复合焊接可减少焊件的变形量，使得焊接后的整形工作量也随之减少，极大的减轻了人力成本。

（二）应用到汽车制造业

目前在汽车行业中，汽车设备逐渐向更轻薄发展，而汽车框架结构也引进了更多的铝、铝镁等轻质合金，既改善了汽车的机动性能，使汽车流线性速度增快，也节约了能源减少了污染。以往汽车的焊接多采取激光焊和熔化极气体保护焊，但是目前大多数采取了激光-电弧复合焊工艺的成熟焊接手段，满足了汽车制造业焊接需求。例如德国大众汽车工程公司的TGRAF等人自主研发了MIG复合焊接机头，该焊头结合电弧和激光焊接的优势，以极小的几何尺寸，安装到弧焊机器人手臂，方便各空间、各角度的焊接。

（三）应用到石油管道中

通常石油管道焊接中，由于管道壁比较厚，需要使用电弧焊在特殊的坡口处多次焊接，不仅耗费人力带来工作麻烦，而且焊接的引弧熄弧阶段易产生缺陷。采用激光-电弧复合焊融合了电弧焊接的桥接能力和激光焊接的深熔性能避免反复焊接，确保一次焊接成型，从而减少了焊接的缺陷，也提升了石油管道焊接的效率。

篇2

【关键词】复变函数；解析函数；概念探究；教学特点；教学建议

【中图分类号】G642

引言

复变函数论是现行大学本科数学专业的核心课程，主要学习经典的解析函数理论.早在19世纪，有关解析函数的研究就已经形成了非常系统的理论.这一数学分支是19世纪最为独特的创造，几乎统治了整个19世纪，曾被认为是抽象科学中最和谐的理论之一.自其形成以来，一方面，它深刻地渗透到了代数学、解析数论、微分方程、概率统计、计算数学等数学分支；另一方面，它又被广泛地应用于理论物理、弹性理论、流体力学、电学以及天体力学等方面.它和数学其他分支的联系也日益密切.并且，对它的研究还发展出了一些新的数学分支.因而，在大学数学专业的课程学习中，解析函数的理论占有十分重要的地位.

一般而言，在本科阶段该课程包含的主要内容有：解析函数及其性质、复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等.这些内容都围绕解析函数这个中心概念展开.要学好复变函数理论，弄清解析函数是一个关键.然而，在教学的过程当中，针对学生而言，对于解析函数概念的学习，尤其是对其本质的认识，仍然是一个薄弱的环节.所以，在教学的过程当中，有必要对解析函数的概念在深层次上作一定的剖析和探究，同时对其教学特点作一定的分析和总结.这样一来，有利于教学活动的有效展开，起到事半功倍的作用.

文章首先论述了解析概念的产生，介绍了解析函数研究的背景及其发展过程；其次深刻分析了函数解析的本质，总结了若干解析的等价条件；然后具体剖析了解析概念在课程教学中的重要性；接着指出了现行课程教学中存在的突出问题；最后，针对问题分析了解析函数内容教学的特点并给出了相应的教学建议.

一、解析概念的产生

1.研究的历史

复数以及复变函数的研究是与部分分式积分法，确定复数与复数的对数，保形映射，以及实系数多项式的分解等研究相联系而被引入数学的.

三、解析概念教学的重要性

1.解析概念的地位

解析函数是复变函数论研究的中心对象，因而复变函数论常常又称为解析函数论.解析函数是整个复变函数论最基本最重要的概念.

其重要性体现在：首先，通过解析函数的定义，将复变函数论的中心研究对象作了界定，使课程主题对象明确化.其次，由解析函数论研究的历史，许多相关的数学和实际问题的研究其对应的对象都是解析函数，这在课程中有重要的体现.最后，在课程中，由不同时期关于复变函数的研究得到的结果是由解析这个概念系统组织在一起的.

2.解析概念的纽带作用

现行大学复变函数论课程的内容因要求不同而有所区别.一般在本科阶段该课程包含的主要内容有：解析函数及其性质、复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等.如上所言，解析函数是该课程研究的中心对象，而解析又是该课程最基本最重要的概念.实际上，在课程教学中，解析概念还起着关键的纽带作用.

除去复数与复变函数的基本概念外，课程其他部分的内容均围绕解析函数而展开.在讨论复积分时，由函数解析得到著名的柯西积分定理和柯西积分公式等结论；在复级数的讨论中，得到幂级数的解析性和解析函数的级数性质；随后对环状区域内函数的解析与级数展开讨论了条件与性质；在讨论留数理论时，虽然是针对奇点（不解析点），但还是利用去心邻域内函数的解析性；共形映射则从几何的角度讨论解析的性质与应用.所以，课程的各部分内容都是由解析概念联系在一起的.

四、教学中的问题

1.背景知识教学的缺乏

目前，大学数学专业课程的教学中普遍存在概念背景知识教学的缺乏.通常直接给出概念以及公理、引理，接下来，大部分时间在做推理论证.这种教学和学习的方式使学生感到课程枯燥乏味，大大降低了学习效率.复变函数论课程的教学中当然也存在类似问题.

关于解析函数的概念，大多数教材都未给出相应的背景知识，教师教学时也不太重视这个问题.通常是给出定义后，仅将定义本身解释一遍，而如此定义的原因、过程等等却未给出相应的必要说明.如忽视了解析概念的研究的起源、解析函数研究的发展变化以及概念形成的背景等等.致使学生在学习中感到突兀和茫然，对概念没有深刻的体会和把握，只能低效机械地学习.

2.概念本质的强化不够

在通常的课程教学中，对解析概念的本质强化不够.实际上，在学完了解析的概念（定义）后，学生对解析几乎不可能有任何深层的体会.而在稍后几部分重要内容即复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等的学习中，教师和学生又会更加注重于数学逻辑的推导和技巧的锻炼，往往忽视了在这些内容的教学和学习中去深化对“解析”的认识.

这样一来，削弱了学生对解析概念的认识和体会，一定程度上使其降低了对各部分内容关联度的认识，不能从更高的视野下来系统把握整个课程的内容.

五、教学的特点及建议

1.教学特点分析

由上述对解析概念的剖析探究以及复变函数论课程内容的特点，结合数学教育的内在规律，对于解析概念的教学，总结如下几个特点：

（1）背景知识的教学，如研究的起源、发展、形成等对于解析概念的教学是必要的.恰当的背景知识的引入会使学生更为自然和轻松地接受概念，并且对知识的发展会有一定的历史的把握.

（2）解析概念对应的实际意义，如映射的保形性、场的无源无旋性等内容的教学对加深学生在概念理解和接受上有很大的作用.它会在一定程度上将概念形象化，使学生易于接受.

（3）解析概念在整个复变函数论课程各部分内容的教学中具有纽带作用，充分发挥并适时强化这一纽带作用有利于学生对课程内容的全面把握.

（4）解析及其性质与实函数的对比在教学上有利于深化学生对解析概念的理解.函数的解析特性导致复函数在性质上与一元实函数有本质差异，在教学意比较这种差异有利于学生深刻领会解析的含义.

（5）解析的多种不同等价形式也有利于学生对概念的理解和掌握.熟悉并领会多种不同的等价形式不仅有助于理解概念，还有助于对整体内容的把握.

2.相应的教学建议

基于现行大学复变函数论课程的教学要求，根据上述解析函数概念的特征，结合教学过程中的典型问题以及解析概念教学的特点分析，对复变函数论课程中解析函数概念的教学给出如下建议：

（1）选取恰当的教材以及教学参考书，有目的和针对性地在教学过程中增强关于解析概念背景知识的教学.同时注重对解析给予恰当的实际解释.一句话，就是要使解析这个概念在教学中不要太抽象.

（2）充分发挥解析概念在复变函数论课程中的纽带作用.通过总结、展示各种不同形式的解析等价条件，强化学生对解析概念的理解.同时加强学生对整体内容的全面把握.

（3）在教学过程中，重视解析函数与一元实函数在性质上的比较.可引导学生通过比较二者的性质差异性，深化学生对解析内涵的认识.

【参考文献】

[1]（美）M. Kline.古今数学思想（第三册）[M].上海：上海科学技术出版社，2002.

[2]（德）C. Caratheodory.复变函数论[M].北京：高等教育出版社，1985.

[3]钟玉泉.复变函数论（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

[4]方企勤.复变函数教程[M].北京：北京大学出版社，2009.

[5]余家荣.复变函数（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2010.

篇3

【关键词】激光焊接；汽车制造；应用

激光焊接技术在汽车制造中的应用已经得到普遍的采用的工艺，经过80多年的发展，已经逐步发展成一种应用于各个行业的技术，在汽车制造中的应用更是推动激光焊接技术向工业化发展。

一、激光焊接技术的简介

（1）激光焊接技术的原理。激光焊接是一种高速、变形极小、非接触的焊接方式，适合大量且连续的在线加工。激光焊接技术的主要原理是利用激光产生波长单一的光束，选用化学能或者电能将液态、固态或者气态介质，通过光学震荡器产生，这些光束的可传播距离较长，波长差异小，被集中率非常高，形成高功率的激光束，作用于金属表面，能够快速达到沸点，将金属汽化。当金属蒸汽以一定的速度离开金属熔池的表面时产生的应力反作用，是熔化的金属向下凹陷，出现一个小凹坑。进行继续加热，此时会形成一个非常细且长的小孔。随着激光束的移动，小孔前方熔化的金属会绕过小孔流向后方，冷却凝固后形成焊缝。激光功率的密度决定着焊缝的深浅，激光功率密度较高时，熔深较大，焊缝深宽也就较大；激光功率的密度较低时，熔深较浅，焊缝的深宽也就较小。（2）激光焊接技术的分类。在汽车制造业中主要应用两类激光焊接机是CO2激光焊机和YAG激光焊机，相应的激光焊接技术可以分为激光焊接、激光拼焊和激光复合焊接技术。（3）激光焊接技术的特点。一是能够给有效的节约材料，加工的速度较快，可以减轻工作人员工作强度；二是激光焊接不直接接触零件，工作产生噪音低，环保性强；三是有工作中带来的热量影响范围小，造成产品零件热变形非常小；四是焊缝焊接质量较高，外观较为美观；五是激光焊接技术的实施设备功能多，多成套或者成系列，操作方便灵活，提高工作效率；六是焊接精度高，在激光焊接机中配备计算机数控系统，能够进行二维立体加工或者三维立体加工；七是对于质地坚硬、易脆裂、熔点极高和极薄的材料，具有特别的功效。

二、激光焊接技术在汽车制造中的应用

汽车制造成规模化发展已经成为一个重要趋势，在汽车制造中，焊接工艺是一项重要工艺，也是整车流程中重要的衔接环节，激光焊接技术的广泛应用，使焊接环节的工作效率大大提高，从而达到汽车制造过程优化效率的目的。目前在汽车制造中应用最为广泛的焊接方式有激光拼焊、激光焊接和激光焊接技术。拼焊技术是汽车制造中的一个重要环节，普遍应用于汽车制造，在车身制造上的应用更为突出。激光拼焊帮我们解决了传统车身制造方式的缺点，传统方式是将各分部件先进行冲压成型，之后再进行焊接，焊接的效果总是不尽如人意，融合处处理不是很完美，甚至融合不是很好。激光拼焊过程中，在车身制造时顺序和传统方式正好相反，先进行焊接，再进行冲压成型。激光拼焊使用零件数量少，可以节约成本，并且能够进行不同材质、不同部位的钢板焊接，焊接精准度较高，这项技术在世界汽车制造业广泛应用，在奇瑞、一汽等国内汽车公司都已近开始使用激光拼焊技术，并且是最先进的汽车车身焊接技术。激光焊接技术在汽车制造中的应用是从变速器的齿轮焊接开始的，这要求焊接不但要净度高，还要质量高，才可以满足变速器齿轮对运转速度和重量的高要求。激光焊接技术具有高精度、高净度的特点，可以减轻齿轮负担。这种焊接技术的兴起在20世纪80年代，克莱斯勒公司、通用公司、福特公司等最先将激光焊接技术应用到汽车制造中，而激光焊接技术带来的高效率、高质量、低成本，成为美国汽车制造技术在世界领先地位的保障。随着新型镁、铝等材料在汽车制造中的应用，对于焊接技术的要求也越来越高，激光焊接技术不但可以减少镁、铝化合物的产生，延长使用寿命，满足功能要求，同时也兼顾了美观。将激光焊接和电弧焊接综合在一起，便是激光复合焊接技术，也可以看作是激光焊接技术的改进技术，不但提高了激光焊接技术的稳定性，焊接速度高，而且焊接的工作效率和质量都得到很大程度上的提高。

随着我国改革开放的不断深入，人们生活水平不断提高，对汽车的需求也逐渐提高，而且对汽车的质量、外观等方面的要求也越来越高，为了满足这种社会需求，要求我国汽车制造企业要根据实际情况，引进先进的加工工艺，提高汽车制造中的工作效率和产品质量，同时降低成本，保证企业稳定、持续发展。因此，在汽车制造中广泛应用激光焊接技术等先进工艺，已经成为国内汽车业内人士的关注。在“九五”期间，激光焊接技术已经被列入机械行业十大技术之一。在未来的发展中，激光焊接技术的产业化、规模化仍是我们努力的方向。

参考文献

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【关键词】焊接技术 汽车制造业 应用与现状 发展前景

一、焊接设备和焊接的材料的科学应用

在汽车制造行业中焊丝、焊条、SnPb和CuZnMe都是比较常用的焊接材料。不同的焊接材料都有不同的特点，各种各样的电焊条主要是用在手工电焊操作中，操作灵活、使用方便是其主要特性。在气保护的焊接操作中主要使用的是药芯焊丝，具有适应性强、焊接强度比较高的特性。SnPb主要适用在钎焊与钎涂的应用对象上。CuZnMe主要用于钢结构件钎焊，具有成本低、效果好等特点。焊接设备的合理科学的应用促进了焊接技术的高水平发挥，是焊接材料的高效质量服务保障，同时更是不同的焊接工艺、焊接材料以及焊接对象与设备有机统一起来的桥梁和纽带。因此，实现 焊接在工艺、材料与设备上的高度统一和高效服务能够有效的减少各项工艺在环节上的复杂多变的衔接过程，便利了生产与其他各项操作和管理。

二、焊接技术的创新发展与汽车工业焊接技术的运用

（一）汽车工业中焊接工艺的现状。

在汽车制药业中焊接工艺是其中一项最为关键的技术，它与汽车涂装、冲压还有汽车整体装配是汽车工业中的四大技术支柱。焊接技术涉及道路产品的生产工艺、设备的筛选、材料的管理、现场的控制以及计算机的科学应用和机械制造等其他学科，是一种跳跃式的发展，它是集成性能很强的一门综合应用技术。汽车工业在制造过程中总共可以分为六大部分，分别是汽车的框架、汽车的车身、动力变速箱、汽车发动机、汽车车厢和车桥。在这六大组成中，无处不见焊接工艺的应用，包括了各种焊接技术、焊接工艺和焊接的方法，所以人们常说焊接工艺在汽车工业中的科学应用在汽车生产的珍格格过程中都占据了无可取代的重要地位。从焊接工工艺中的压力焊、钎焊以及切割焊和电弧焊等远离，可以将焊接工艺简单分为点焊、对焊、电弧焊激光焊等等。

（二）焊接工艺中点焊工艺的创新式发展。

1.镁合金点焊工艺

热传递性能好、导电性强是镁合金材料的主要热点，镁合金材料的热传导系数比传统的金属材料打出很多，因此在利用镁合金材料进行焊接时需要使用比较大的电流，电流流经工件时所产生的电阻热能够大量融化材料金属，在比较大的压力下完成焊点的连接。由此我们可以看出，镁合金点焊工艺主要是包括焊接的电流以及时间和压力电极三大元素，镁合金的点焊工艺主要是一般点焊和垫片附件点焊两类。垫片附件工艺点焊在镁合金和铜电极之间设置一定的尺寸，焊点的面积大、直径大在焊接过程中焊头可以贯穿工件是该工艺的主要特点。同时因为其焊点面积较大，也很容易产生较大的空洞，我们需要适当增大电流的下降的时间以此来解决这一问题。

2.NdFeB永磁体激光点焊

NdFeB永磁材料是近年来研发出的一种新型复合材料，该材料具有性能突出的磁能和环保性，被广泛应用在电子和汽车制造业中。但是因为磁体自身具有很大的脆性，因此很容易发生易脆的问题。我们可以将一些具有刚性的材料与磁体材料相结合，进而解决磁体材料易脆的缺点。

三、激光焊接技术的发展

激光焊接技术简单说就是通过具有较高强度的激光照射作用使材料表面可以通过热能的吸收进而发生蒸发和融化，沿着实现规定好的方向形成焊缝，以此来达到汽车部件的焊接要求。激光焊接可以分为脉冲焊接和连续激光焊接等。脉冲焊接主要被用于材料质料轻薄的焊接和单点式的连续焊接中，后者适用材料质料较厚的的切割和焊接。总而言之，激光焊接技术的非接触性焊接所带来的无磨损特性是其主要的特点，同时还能够提高焊接效率、降低噪声污染低、减少环境污染的功能，在未来激光焊接技术必会得到更为全面的发展和创新。

四、焊接工艺在自动化方向的发展

近年来，我国汽车制造业快速发展使得自动化管理模式逐渐应用到汽车生产的每一项工艺中，如电源焊接、机器人焊接和变速箱焊接都是以自动化控制技术为主的。我们很容易就能看出，提高焊接设备的功能与自动化控制技术的发展与应用是分不开的。与此同时，自动化控制工程的高效发展是离不开计算机技术的技术支持，可以说自动化控制技术的发展是随着计算机系统全面应用而来的。随着科技的不断进步，信息化时代的带来，新的技术手段也在焊接生产的过程中得到应用和创新。汽车制造业中具有生产品种多、生产产品柔性化以及产品小型批量生产的特点，焊接机器人的研发与投入正好解决了汽车生产的现实特点，因此汽车工业在对新型汽车的生产线中，大力推广焊接机器人的投入与应用是未来汽车行业的必然趋势。

五、结束语

汽车工业的快速迅猛发展对焊接技术工艺提出了更高的要求，随着人们的物质文化水平与生活水平都不断提高，汽车工业应该充分根据焊接技术的广泛应用做出快速调整，体现出了焊机技术举足轻重的作用和创新的特点，更重要的是焊接技术需要突破传统观念的束缚，通过自主创新、完善管理鉴定的向着全自动化、一体化和现代化的发展方向发展。

参考文献：

[1]乔培新，徐志强.现代焊接在汽车工程中的应用态势与发展方向[J].第十次全国焊接会议议论文集，2009，（5）.

篇5

摘 要：激光是20世纪以来，继计算机、原子能、半导体之后，人类的又一重大发明。由于其用于焊接技术中具有被焊件变形极小、热影响区小、焊接深度/宽度比高、不局限于导电材料、不受磁场的影响、焊接过程中不产生X射线并且不需要真空的工作条件等特点，目前在很多的制造领域得到广泛应用。以美国、日本和欧盟为首的发达国家非常重视激光焊接技术的应用和发展，并将其列入国家的发展计划。该文对激光焊接技术的工作原理、工艺参数、特性特点和在现代工业中的应用等方面进行了综述，研究表明它既是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段，又是新产品研发的技术保证。

关键词：激光焊接 工作原理 工艺参数 特性特点 技术应用

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0059-02

焊接技术是实现材料永久性连接的方法，被广泛应用在机械制造、动力工程、建筑工程、车辆工程、石油化工和航空航天等领域，已成为制造业不可或缺的加工技术。目前常用的焊接方法有电弧焊接、电子束焊接、电阻焊接和钎焊等。但这些焊接方法在空间限制和对精细件的操作等方面都存在各自的缺点。激光束作为一种高能量密度的热源，因其具有高精度、高能量密度和适应性强的特点，近些年在焊接领域得到了迅速的发展和运用，已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展，并正朝着高质量、低成本的方向发展，具有很大的发展前景和发展潜力。在未来，其在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

1 激光焊接的原理

激光焊接本质上是非透明物质和激光相互作用的过程。整个过程是极其复杂的反应过程，宏观上表现为熔化、吸收、汽化和反射，微观上是一个量子过程。根据焊接的机理分为热传导焊接和激光深熔焊。热传导焊接是当激光辐射到焊接材料上时，一部分激光被焊接材料吸收并将光能转化为热能，表面热量通过以热传递的形式向材料深处传递使焊接工件熔化，最终将焊件熔接到一起。激光深熔焊是将功率密度较大的激光束辐射到焊接材料时，材料将吸收的光能转化为热能，并被加热到汽化产生金属蒸汽，在金属蒸汽离开工件表面时产生的反作用力的作用下，熔化的金属液体流向四周并形成凹坑，随着热量的不断产生，凹坑逐渐加深，当停止激光的照射后，凹坑周边溶液回流、冷却后将工件焊接在一起。

2 激光焊接的工艺参数

现在激光焊接在各领域中得到了广泛的运用，因为焊接质量出现问题造成的危害是十分严重的，故正确控制和设定影响焊接质量的工艺参数，使其在激光焊接过程中控制在良好的范围内，对保证焊接质量有着重要的意义。现实生产中激光焊接的工艺参数如下。

（1）焊接速度：焊接速度低会使焊接材料过度熔化，从而导致工件焊穿，而焊接速度过快又会使焊接的熔深过浅。所以在现实生产中对特定材料的厚度和激光功率有一个合理的焊接速度范围。

（2）离焦量：离焦量是激光焊接的重要参数，因为离焦量改变了能量密度和光斑直径。当离焦量较小时，激光光斑直径小、功率密度大，熔池有较快的扩展速度，而初始匙孔直径减小；如果离焦量较大时，初始匙孔直径增大，而熔池扩展速度减慢，焊点尺寸有可能减小。

（3）激光脉冲宽度：激光脉宽由热影响区和熔深确定，它区别于材料熔化和材料去除，决定加工设备的体积和造价。实践证明每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

（4）激光脉冲波形：当焊接材料表面被高强度激光束辐射时，将会有60%～98%的能量反射而损失掉，且材料的反射率会随时间而变化。当材料温度在熔点时，反射率会下降，当材料在熔化状态时，反射率稳定在一定数值上。

（5）功率密度：单位面积内激光功率称为功率密度，它直接影响材料的升温时间，激光功率越大，材料表面温度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到广泛的应用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在传导型激光焊接中，其数值控制在104～105 W/cm2。

3 激光焊接的特点

（1）激光的能量释放极其迅速，整个焊接过程在几秒内完成。这提高了焊接生产效率，并有效减少了焊接材料的氧化量。激光焊接的能量密度高并且热量比较集中，因此焊接热影响区极小，非常适合热敏感材料的焊接。

（2）用偏转棱镜或反射镜可以将激光束在任何方向聚焦和反射，并可用光导纤维传到难以接近的位置，所以可以应用到无法安置或难以接近的焊接地点。

（3）激光束聚焦后可获得很小的光斑，并能精确定位，因此可以用于微小型工件的大批量自动化生产。

（4）激光束易实现光束的空间和时间分光，能进行多光束同时加工和多工位加工，因而为精密焊接提供了有力基础。

（5）激光焊接在具有以上优点的同时，也存在要求焊件装配精度高、要求光束位置不能显著偏移、最大可焊厚度受到限制、能量转换效率太低和设备投资较高的缺点。

4 激光焊接技术的应用

随着对焊接技术的研究和工业激光器的研发，激光焊接技术在量产焊接行业得到广泛的运用。国外发达国家激光焊接技术在航空工业、核能设备、汽车制造、塑料焊接、船舶制造和特种材料焊接等领域已达到与传统相融合，成为一项成熟的焊接技术。例如德国的奔驰、奥迪、大众，瑞典的沃尔沃等汽车制造商从20世纪80年代就在车身、车顶和侧框等部位采用激光焊接技术。近期世界各大汽车制造商都把镁合金在零部件利用的多少作为衡量其产品技术领先程度的标志，而镁合金在焊接时容易形成热脆性大、组织疏松的氧化膜，其焊接工艺更为复杂，所以近期激光焊接镁合金成为研究的热点。国内对激光焊接技术的研究主要在激光焊接特性分析、控制、检测，深熔激光焊接模拟，水下激光焊接、激光堆焊、填丝激光焊、铝合金激光焊和宽板激光拼焊等质量控制方面。随着我国工业制造的发展，高效的加工技术将是未来工业发展的趋势，而激光焊接技术与这一发展趋势十分匹配。但是我国在激光焊接的应用缺少更多的数据支撑，有待进一步深入研究。

5 结语

激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、材料技术、自动化技术、产品设计技术和机械制造技术为一体的综合技术。作为一种新型的焊接技术由于具有很强的加工能力、很高的适应性以及更加先进的质量检测手段，激光焊接技术在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。伴随世界工艺和技术的不断发展，激光作为非接触柔性制造工具的特点必将体现得更加鲜明。激光焊接必然会成为绿色环保、便捷高效、节能降耗的先进制造技术，促进我国产品技术改造和工业领域的技术进步，满足我国制造业的发展需要。

参考文献

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[3] 屈红英.激光焊接技术在汽车制造中的应用价值分析[J].中国设备工程[J].中国设备工程，2016（9）.

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关键词：激光焊接 技术 发展

中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（c）-0053-01

1 激光焊接技术概述

激光焊接技术是激光加工技术的重要内容之一，激光焊接技术国外的研究和应用历史比较长，20世纪90年代欧美国家已经把激光焊接技术应用于工业、农业等行业的加工和生产过程中。随后，我国也对激光加工技术以及激光焊接技术进行了广泛、深入的研究和使用。激光焊接技术是近些年受到广泛关注和重视的焊接技术之一，由于其他焊接技术无法比拟的优势和特点，激光焊接技术的应用价值和发展前景被普遍看好。与其他种类的焊接技术相比，焊接时对于温度的要求比较小，各种温度下都能进行操作，激光焊接设备较简单、搭配灵活，激光焊接的应用范围比较广，能够对各种材料实施焊接，并且能对不同材质的物质进行焊接，焊接效果比较好，激光焊接技术焊接速度快、深度大、变形较小。另外，激光焊接技术对于焊接设备的精度要求比较高，并对操作人员的焊接技术水平要求更高，激光焊接设备的成本较其他焊接设备高出很多。激光焊接技术的诸多要求也阻碍了激光焊接技术的应用。无论是传统的焊接工艺还是新兴的焊接工种，激光焊接技术都能够灵活、自如的进行，且焊接效果比较好，焊接的效率更高。目前已有大量的激光焊接技术生产线投入各个领域的工农业生产过程中。

2 我国的激光焊接技术

目前，我国已经形成了激光焊接技术的研究、开发、生产一条龙的体系，激光焊接技术研发中心、激光焊接设备生产单位逐渐形成，这为激光焊接技术的发展和应用水平的提高提供了充足的资源和环境，对于激光焊接技术和设备的发展和更新注入了动力。国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接原理及特性、激光焊接控制、激光焊接质量、激光焊接的领域开发、激光焊接与其他领域合作等方面。广泛、多领域、多渠道的激光焊接技术的研究和应用已经为激光焊接技术在我国的发展注入了更大的生命力，对于我国社会主义建设提供了强大的技术支持也是激光焊接技术得以较快发展的重要原因。现阶段，我国对于高强度钢激光焊接技术研究以及应用是激光焊接技术的薄弱环节，也可以说是我国激光焊接技术的空白，在理论和实践层面都缺乏一定的技术支持，技术不成熟直接导致应用领域发展的滞后，相关的高强度钢焊接生产还在延续传统的焊接方式，在焊接质量和使用方面都不能够达到标准，多数高强度钢焊接的设备和仪器主要依赖于进口，我国应该提高在高强度钢激光焊接技术领域的研究和支持力度。

3 我国激光焊接技术的发展

3.1 复合焊接方面

总体上看，激光焊接技术有其优势和好处，相比传统的焊接技术具有很强的实用性和先进性。但是，无论是那种焊接技术包括激光焊接技术在内，都有各自的缺点和不足之处。对于激光焊接技术来讲，其本身也有许多不足之处。在激光焊接过程中，焊接原材料在受热后熔化、汽化，形成小孔，孔中充满金属蒸汽，金属蒸汽在激光束的作用下形成等离子云。等离子云可以吸收和反射激光，在等离子云的作用下，金属材料只能吸收一部分激光束，降低了激光的使用效率，激光的能量利用率降低，常常原材料形成疏松和裂纹，焊接过程不稳定等问题。单纯的依靠激光焊接技术本身很难彻底解决上述问题。因此，为减少或消除激光焊接的缺点和不足，通过研究，在保持激光焊接技术优点的基础上，把激光热源和其他热源结合使用，在保证激光焊接的优点的基础上，减少或者消除其缺点和不足，把激光与其他热源进行复合焊接。复合热源焊接方式可以有效的解决激光焊接技术的缺点和不足，形成良性、合理利用。

3.2 激光焊接技术的应用方面

现阶段，激光焊接技术在应用方面已经覆盖了工业制造、农业生产、航空航天、海洋勘探等生产领域，激光焊接技术的应用范围已经比较广泛。有关于焊接的相关领域都能够看到激光焊接技术的应用价值和贡献。随着激光焊接技术的更新和不断完善、创新，激光焊接技术的应用领域以及应用空间的广度和深度也会随之加深，激光焊接技术的不断完善和提升直接导致激光焊接技术应用领域的不断扩大。在今后的发展过程中，激光焊接技术的应用不只停留于简单的设备和机器，逐渐会向各领域的高、精、尖机械设备方面发展。这也会加大的提高激光焊接技术的技术含量和科技成分，提高激光焊接技术的应用深度和广度。

4 结语

激光焊接技术随着科学技术的不断发展也会呈现出快速、全面发展的态势，激光焊接技术由于本身的技术优势和价值其发展前景非常可观。我国通过多年的激光焊接技术的研究与开发，逐步建立了生产、研究、开发相结合的激光焊接发展体制，并在个别的技术环节和应用方面取得了一定的研究成果。相关的激光焊接技术科研成果逐步的应用于工业制造、农业生产、航空航天、海洋勘探等生产领域。

参考文献

[1] 梅汉华，肖荣诗，左铁钏.采用填充焊丝激光焊接工艺的研究[J].北京工业大学学报，1996，22（3）：38-42.

[2] 刘亚林，李长义，吴海树.异种金属激光焊接熔焊区的组织合金化[J].现代口腔医学杂志，2002，16（4）：310-312.

[3] 关振中.激光加工工艺手册[M].北京：中国计量出版社，1998.

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【关键词】焊接技术；轨道客车制造行业

近年来我国焊接技术实现了飞速的发展，特别是在应用领域这一方面，现如今焊接技术在轨道客车制造行业中，逐渐得到了应用，主要体现在材料的焊接上，同时焊接技术的应用，也为材料质量提供了保障。然而在实际应用的过程中，经常会出现焊接技术应用与推广方面的不足，导致其无法发挥真正优势，长此以往也对焊接技术的发展造成影响，所以深入分析轨道客车制造中焊接技术的应用与推广十分必要。

1不锈钢与碳钢车体制造

一般轨道客车制造的前期，车体钢结构材料主要为碳钢，也就是铁路客车专用的耐候钢。在焊接技术方面，采用的则是焊条电弧焊与常规CO2气保护焊两种焊接技术，在此基础上也研制出了一些相关的焊接工艺，如激光焊工艺、螺柱焊工艺等，这些焊接技术多在小范围生产中发挥作用。受生产技术发展的影响，进行铁路车辆制造的同时，焊接技术也实现了飞速发展，常规焊条电弧焊技术与CO2气体保护焊技术已经无法满足轨道客车的要求，所以一些全新的焊接技术逐渐将其替代，然而对新技术进行应用时，其范围与比例却体现了一定的差异。在不锈钢车体钢结构角度进行分析，客车制造时主要运用的压焊技术为点焊工艺技术和缝焊工艺技术两种[1]；而熔焊技术方面则包括了熔化极非惰性气体保护焊、螺柱焊和激光焊工艺等多种技术；一般对于车体钢结构的焊接而言，钎焊技术比较少使用，只是在少量位置与结构中进行氧乙炔焰的焊接。由此可见，对于不锈钢钢结构制造中运用的焊接技术可将其总结为以下内容：将点焊技术作为主要焊接技术，同时针对部分结构的焊接可以运用缝焊工艺技术；另外，在熔焊技术方面，则主要有MAG焊工艺和TIG焊工艺两种，在此基础上又研发了螺柱焊与激光焊等多种焊接工艺。在不锈钢结构制造角度进行分析，以上所提到的MAG焊、TIG焊等焊接技术均在制造中得到了广泛的运用，由于不锈钢材料所具备结构特点的原因，点焊技术对于轨道客车制造也占据了无可取代的地位，按照不锈钢车体结构与材料特征要求，点焊装置主要体现了焊钳刚性、焊接电流与加压力大，质量与稳定性佳的特点。另外，点焊技术在实际应用时，必须要结合焊接内容使用正确的焊接形式，一般电焊技术根据焊钳可以被分为单面双点技术与双面单点技术，根据形式可以分为轻便式点焊机、移动式点焊机以及定置式点焊机等。与此同时，MAG焊技术的应用，主要是基于普通直流与脉冲直流形式而言，在这两种焊接领域中获得了广泛的推广。MAG焊技术的焊接电源主要以数字逆变电源为主，这种电源在熔滴稳定性、焊接外型以及效率等方面都体现了极大的优势。

2铝合金车体制造

铝合金车体焊接技术主要有以下几种：1）简易自动焊。在轨道车辆车体结构制造中，铝合金材料的应用最早出现于20世纪，因为当时的焊接技术受限，所以也缺乏先进的焊接自动化设备方面作为支持。因此，当时更多的是研制一些较为简单的自动焊设备进行零部件的焊接，例如仿形自动焊、有轨道自动焊等。尽管当时所研制的那些自动焊技术已经逐渐被替代，但是这些焊接技术所留下的意义与理念依然支持着现代焊接技术的发展。2）专机自动焊。对铝合金车体大部件进行焊接的过程中，一般在结构角度进行分类，可以将专机分成龙门专机、悬臂专机以及吊挂专机等；在焊缝跟踪形式角度进行分类，被分为机械跟踪与激光跟踪；在送丝角度进行分类，主要有单丝与双丝焊接两种形式[2]。专机所呈现的最大优势其实是体现在调节、操作与维护方面，但是专机也存在一些不足：其一，专机枪头锁紧机构的使用过于频密，导致设备的牢固性降低。此外则是进行焊接时，并没有在中性方面体现出较好的性能，必须要进行人为干预；其二，专机持枪机缺乏稳定性，行走过程震动会导致焊缝表面纹理杂乱。3）机械手自动焊接。运用该焊接技术进行铝合金车体焊接时，对于大部件的焊接一般都是运用龙门式与悬臂式焊接技术，对于焊缝跟踪则是使用激光跟踪，一般机械手焊接大部件都是使用双丝，单丝焊接多用于早期设备系统中。该焊接技术的最大特点体现在持枪结构上，持枪结构十分牢固且焊接过程具有较强的稳定性，为焊接状态的一致性与焊接质量提供了保障。但是机械手自动焊接更换焊丝速度较慢，且操作复杂度，难以维护，以此也为其实际应用带来了挑战。

3转向架构架焊接

一般轨道客车的转向架构架多以低合金钢为主要材料，受近年来高速列车技术发展的影响，这一材料也逐渐被改良，在此之后也被广泛应用于高速车与A型地铁。转向架构架中主要包括了牵引梁、横梁、侧梁以及制动吊座等小件组焊，结构焊接的形状受结构复杂性与材质焊接性质影响。通常转向架构架有一定数量的焊缝，且板材厚度也比较大，除了一些小件以外，更多的是厚度超过8mm的厚板，对于这一部分材料的焊接，都是使用多层多道焊接工艺[3]。现阶段，侧梁外部长大焊缝的焊接多运用机械手单丝（双丝MAG）焊，对于一些小件弧形与环形焊缝，均是运用小型机械手自动焊工艺，剩余一些无法使用机械手焊接的焊缝则是使用手工MAG焊，只有极少数高质量、高等级且无法用机械手完成的焊缝，才会运用手工TIG焊接。除此之外，也有少数填充量比较大的焊缝是用药芯焊条实现焊接。

4结束语

综上所述，焊接技术是确保轨道客车运行质量的重要前提，只有掌握了焊接技术的精髓，才能在实际焊接过程中保证其焊接质量，进而推动我国轨道客车制造行业的全面发展。

作者:刘佳宇 高 斌 高洪山 宁 朋 单位:中车青岛四方机车车辆股份有限公司

【参考文献】

［1］张欣盟,何广忠,韩凤武.轨道客车铝合金车体制造搅拌摩擦焊技术的应用研究[J].金属加工(冷加工),2016(S1):561-563.

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关键词：激光焊接；汽车；发展

Abstract: This paper mainly introduces the current situation of the development of laser welding technology and basic principle, expounds the characteristics of laser welding technology and its application in the automobile industry, because the laser welding technology has the advantages of high welding quality, high production efficiency, easy to realize automation, thus the laser welding technology has been widely used in automotive industry, but the equipment investment the problems of laser welding also limits the application of laser welding technology in the wider area.

Key words: laser welding; automobile; development

中图分类号: TG456.7

激光焊接技术是一种重要的材料连接方法，早在1964年就有人开始在薄小零件的焊接中应用激光焊接技术，激光焊接因其具有高密度能量、穿透能力强、焊接精度高、焊接柔性大等优点，在航空、航天、电子、汽车、轮船等领域得到了广泛的应用。20世纪90年代初，欧美等国家已把激光焊接技术应用在农业等行业中。在汽车工业中，无论是车身的组装，还是汽车零部件的生产，激光焊接技术都得到了广泛的应用[1]。

几十年来，我国科研工作者也对激光焊接技术开展了广泛而深入的研究，在焊接工艺优化、焊接接头组织性能演变机制等方面取得了大量研究成果。激光焊接技术具有其他焊接技术无法比拟的优势和特点，与其他焊接技术相比，激光焊接技术焊接速度快、深度大、变形较小。焊接设备组成较简单、搭配灵活，同时激光焊接的应用范围较广，能对各种易焊和难焊材料实施焊接[2]。但是，激光焊接技术对焊接设备精度的要求也较高，对技术人员的操作水平要求也高，激光焊接设备的成本代价也比其他焊接设备的成本要高出很多[3]，这在一定程度上阻碍了激光焊接技术的应用范围。但随着激光焊接技术的不断发展运用和技术的成熟，激光焊接已经成为很多领域的必备工序。

1. 激光焊接技术的原理及特点

激光是一种发散性极小、能量密度极高的光源。利用激光这种特有的特性，将经过偏光镜反射的集中在聚焦装置中的高强度激光光束照射到需要焊接的材料或工件表面，高强度的光能被材料吸收利用，转化为热量并将照射材料融化，从而实现材料或工件的连接，这就是激光焊接技术的基本原理[4]。与传统的焊接技术相比，激光焊接技术具有很多优点，由于激光光束高度的收敛集中，可以进行较深的焊接，焊接时焊缝的宽度也就相应的很窄，接头区中高温区域的缩小使工件的变形率降低，极大程度地提高了加工精度；激光焊接时，激光光束照射到焊接工件上，释放出极高的热量，即使是熔点很高的材料，照射部位也能被瞬间融化，这样就提高了焊接速度，且焊接后工件接头区域的表面平整完好，基本上不用进行二次清理，节约了冗余工序和相应的成本；另外，激光光束比较容易操控，可以精确的定位到焊接区域，易于进行高自动化程度的焊接作业。

2. 激光焊接技术在汽车工业中的应用

2.1激光焊接在汽车制造中的应用

在汽车制造中，激光焊接技术主要应用于汽车车身的制造和汽车相关零部件的制造[5]。采用激光拼焊工艺获得的焊接接头质量优良，且焊缝转接也较为平稳，可以大幅改善汽车零部件的抗冲击性和抗疲劳性能。激光焊接技术应用于汽车车身制造中可以减轻结构件和零配件的使用数量，减轻整车重量，节约制造成本。近年来，发达国家在家用轿车制造中近60%的零部件已采用激光焊接技术，广泛应用于变速齿轮、半轴、传动轴、离合器等汽车部件的制造[6]。

2.2激光焊接应用现状

把激光焊接技术应用于汽车工业中最早的国家是德国。早在90年代中期，德国奥迪汽车公司就已经有三百多万辆轿车安装上了用激光焊接的底板和车身辅助构架。目前，在车身结构焊接方面处于世界领先地位的是德国大众汽车公司，该公司生产的的包括Golf、Passat、Polo等在内的多种车型的车顶、车门等主要部位的焊接几乎全部采用激光焊接技术，有效实现了减噪，也使得车身的结构设计更加安全。尽管目前激光焊接技术已经发展到了相当高的水平，但是人们对于激光焊接技术更深层次的探索从未停止过，国外已经着手开始研究新的项目——用远程激光焊来焊接柔性车身。相信激光焊接技术会伴随汽车工业的发展而不断更新和进步，并促进汽车工业的进一步发展。

目前，激光焊接技术在汽车工业，特别是中高档汽车工业的生产中的应用已经比较普遍。宝马、凯莱斯勒一奔驰、通用、福特、大众、丰田、亚菲特等各大汽车公司，都已经建立了自己的激光加工生产线。仅美国通用公司就拥有200多台激光器。激光焊接主应用于车身框架的拼焊和汽车零部件的焊接。比如，为提高汽车车身机构的稳定性和安全性，在汽车顶盖和侧面车身的焊接基本上已经全部采用激光焊接技术，传统的电阻焊已逐步被淘汰。变速器齿轮、气门挺杆和车门铰链等零部件，也已广泛地采用了激光焊接技术，提高了这些部件的质量和精度，也使得汽车整体性能有所提高[7]。

3. 激光焊接技术在汽车工业中应用所面临的问题

当前，激光焊接技术在汽车工业中的应用也面临一些问题。第一，激光焊接一次性的设备投入要比传统焊接的设备投入要高得多，焊接过程中单位时间内的的成本也比传统焊接高，一些规模相对较小的汽车公司就无力承担这些昂贵的设备投入，影响了激光焊接技术的普及和应用。第二，在激光焊接中实现利用计算机进行结果预测和质量监管的技术问题有待进一步研发和提高。由于激光焊接速度快、精密度高，在焊接前准确预测焊接结果并实现对焊接质量的有效控制是提高激光焊接效率和焊接质量、节约成本和工序的关键所在，这项技术目前还不能够完全实现，激光焊接研究工作者仍需在这些方面进行进一步的探索研究[8]。

参考文献:

[1]李晓娜,许先果,边美华.激光焊接在汽车工业中的应用[J].电焊机,2006,36(4):47-49.

[2]李亚江,王娟,刘鹏.特种焊接技术及应用. [M].北京: 机械工业出版社, 2004

[3]陈根余,陈建明,梅丽芳,王祖建.汽车白车身激光焊接生产线单元设计及分析[J].激光技术,2011,36(1):7-10.

[4]丁志宏 激光技术在金属加工中的应用[J].现代制造,2003 (11):34-37.

[5]张旭东,陈武柱.激光焊接技术进展及其在汽车制造中的应用[J].世界汽车,2003 (7):53-56

[6]汤旭东,徐平.汽车车身制造的激光焊接应用[J].自动化博览,2012 (3):48-51.

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关键词：焊接技术；工程机械行业；应用

引文

随着社会的发展，工程机械行业越来越发挥着重要作用。在传统工程机械行业焊接中，以手工为主，其质量得不到保证，且工作效率低，难以满足行业发展的实际需要。焊接技术是工程机械行业发展中的重要工艺组成部分，在行业发展中有着广泛应用。为实现该行业的可持续发展，相关人员有必要实施高水平的焊接技术，以提高焊接质量。

1工程机械行业中焊接技术的应用流程

1．1焊接准备工作

在工程机械行业发展中，焊接技术是尤为重要的技术之一，要提高焊接技术质量，应做好准备工作。①在下料中，应根据焊接物件的材质、厚度等特点而确定下料，通常对于厚度较薄的物件，可以利用等离子进行切割；厚度居中的物件，利用切割机进行分割；厚度较厚的物件，利用火焰切割方式而完成，能够为后续焊接技术实施奠定坚实的基础条件。②组对工作是尤为重要的工作内容，只有做好组对工序，才能确保焊接的精度，为拼点工装工作创造有利条件。

1．2焊接流程

在焊接过程中，工作人员应注重考虑两方面因素：①找准焊接的位置；②选择合理的焊接方法。只有这样，才能提高焊接工作质量和效率。a.焊接位置主要包括平焊、立焊、横焊、仰焊等方面，在焊接工作中，焊工应对焊缝进行反复的翻转，以确保焊接工艺与设备工作的有序进行。在翻转过程中，其方式相对较多，如双回转、单回转等。在实际焊接工作中，焊工应根据工程机械行业中的具体物件而合理确定焊接位置，并有效开展焊接工作。b.合理选择焊接方法尤为重要，直接关系着焊接工作质量。在工程机械行业中，选择的焊接方式主要有埋弧自动焊和气体保护焊。前者主要应用于中厚板的直焊缝中，具有焊接速度快的优势特点；后者主要应用于环焊缝的焊接工作中。两种焊接方式都具有熔深较大的优势，相对于手工焊接而言，具有无可比拟的优势，其焊接效率较高。

2工程机械行业中焊接技术的应用

2．1在大型结构件拼点工装的应用

现阶段，我国工程机械行业发展速度加快，对焊接技术有着更高的要求。关于焊接工艺的研究，主要集中在精度和质量两方面。对于大型结构件拼点工装而言，拼箱精度是尤为重要的问题，只有施以科学合理的焊接工艺，才能提高拼箱精度。拼点工装是一项对精度要求较高的工作项目，具有通用性的特点，适用于大型结构件中，如三维柔性工装焊接技术的应用中，能够改变传统划线拼点作业模式，使焊接技术水平更高。基于该技术的焊接，能够针对不同尺寸的机械构件进行换模，并使焊接技术保持高度的精度。然而，工程机械行业在应用该项焊接技术过程中，其成本支出相对较多，且对定期维护管理有着较高的要求，相关人员必须能够有效开展机械设备的维护工作，以充分发挥该焊接技术的积极作用。

2.2自动化焊接技术的应用

随着国内用工成本的提高，工业机械行业对焊接质量有着更高的要求，机器人自动焊接工作站应运而生。机器人自动焊接工作站由焊接用机器人（六轴集成的机械手）与各种系统设备组成。因为焊接用机器人一般只能上下工件，比较精细的焊接工作还需要其他系统的配合。相应的系统设备包括焊接系统、弧焊软件控制系统、工件装夹变位系统、高效除尘系统等。目前工业机械行业中使用的机器人（如ABB，KUKA，REIS，ARCMAN等）大多是由国内供应商采购的国外品牌机器人，我国主要自主开发焊接变位机、夹具等钢结构。焊接专机作为另一种自动化焊接技术更受到焊工的青睐，因为焊接专机与机器人焊接工作站相比，其价格更低、保养更加容易、操作简便实用。焊接专机专门为特定的工件和一定形状的焊接接头设计的，在焊接过程中实现自动化不需要焊枪来回摆动。对于要求不高的焊缝结构（如形式单一的长直焊缝），要实现专机的功能需要焊接系统与直线运动机构组合起来。有的工件在焊接过程中对工作环境要求很高或需要变位，则为了保证焊缝质量，需要为焊接专机搭配变位机等系统设备。

2．3高强钢焊接技术的应用

为保证机械结构件的焊接质量，焊接接头的性能必须与母材相匹配，否则会成为薄弱部位。这就要求与低合金高强钢相匹配的焊接材料在性能上应与高强钢性能一致。依托钢铁冶金技术的进步，低合金高强钢性能上实现了洁净化、强韧化，则焊接材料的性能也必须实现洁净化和强韧化。我们在进行高强钢焊接工艺评定试验时发现，在接头强度和伸长率符合规定的情况下接头发生脆断往往是由于韧性不足导致的。主要原因就是高强钢的强度800MPa，在焊接时焊缝金属强韧性与母材匹配困难。且由于高强钢强度较大，这种现象调节比较困难，不像调质钢（强度在400MPa左右）要获得理想的强韧性只需使焊缝组织获得细小的针状铁素体即可。以起重机产品为例，其焊接工艺存在局限性，即采用的钢板强度1100MPa而与之匹配的焊丝强度则在1000MPa左右。高强钢激光焊接工艺的热源是连续或脉冲激光束，它可以直接融化待焊母材。这种焊接工艺突破母材与焊接材料强度不匹配的局限性，国外工程机械企业已对其开展研究，待工艺成熟就可广泛应用在高强钢焊接中。传统焊接技术是采用焊接材料过渡金属元素，激光焊接省略这一复杂过程，而是用激光束融化母材，再用熔融金属填充“激光束小孔”以此形成焊缝，提高了焊接速度。

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关键词 轨道交通；铝合金；焊接工艺

中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0195-02

随着国内经济发展，轨道交通在社会经济生活中扮演着极重要的角色。地铁是轨道交通的重要组成部分。随着经济发展，重视轨道交通技术革新是非常重要的。轨道交通车辆用铝合金电焊技术是当前较为先进的生产工艺技术。该技术具有不易变形，而且环保并且操作方便。重视该技术的应用研究是非常必要的。

1 轨道交通车辆用铝合金焊接技术简介

轨道交通主要包括地铁、轻轨、有轨电车和磁悬浮列车等等。轨道交通是现代社会交通的重要组成部分。地铁又被称为“重轨”，属于电气化铁路系统。例如：上海地铁1号、2号线。地铁具有运输量大的特点，因此备受现代化城市青睐。轻轨也是一种电气化铁路系统，但机车重量和载客量都较小。有轨电车的运量最小。磁悬浮列车的最大的特点是速度快。轨道交通是现代社会必不可少的交通方式。国内各大城市也积极开展地铁交通的建设。北京、天津、香港、上海、广州、深圳等城市都已经建立了完善的地铁交通线，许多城市也正紧锣密鼓的建设地铁。轨道交通具有舒适、快捷、便利的特点，因此是现代社会重要的交通工具。铝合金电焊技术在轨道交通车辆建设方面有重要意义。现对相关技术做简单的介绍。

1.1 铝合金焊接技术的产生

铝合金具有重量轻、高强度、耐锈蚀、热稳定、易成形、易再生性等一系优点。因此铝合金是比较优良的建筑材料。国内轨道交通在不断发展的同时也在不断追求速度的提升。为了适应轨道交通发展的需要，铝合金是轨道交通车辆的最佳原材料。在轨道交通车辆的制造和修理过程中都需要面临铝合金的焊接工作。为了更好的做好轨道交通车辆用的铝合金焊接工作质量和效率，由此产生了相关的技术应用研究。铝合金焊接技术在国外已经发展有一段的历史了，焊接技术发展的也较为成熟。例如：交流电源的铝合金焊接技术、气体保护铝合金焊接技术、铝合金激光焊等等。国内相关技术发展才刚刚开始。

1.2 铝合金焊接技术的难点

铝合金的焊接不同于一般钢铁的焊接技术。铝合金焊接也有其特色。首先，铝合金表面的氧化膜是铝合金焊接技术需要攻克的难点。其次，铝合金的导热性和导电性较好，因此铝合金的焊接线的性能要比钢铁焊接线的性能高2～4倍。寻找合适的焊接线是铝合金焊接的技术难点。最后，焊接过程需要产生大量热量，在焊接过程中焊件容易产生裂纹。轨道交通车辆的铝合金焊接技术需要攻克这些难点，才能真正服务生产实践。

2 轨道交通车辆用铝合金焊接工艺的应用策略

铝合金可以大大减轻轨道交通车辆的重量，提高车辆运行的速度。铝合金已经是当前轨道交通车辆的主要原材料。重视铝合金焊接技术是轨道交通车辆生产的重要环节，重视相关工艺的技术研究和应用研究是非常必要的。

2.1 重视铝合金焊接工艺的创新

国内铝合金焊接工艺发展是近几年的时间，在应用实践方面还是存在一些不足。在实践中常会暴露出一些问题，作为轨道交通车辆生产企业应鼓励广大生产一线的职工重视技术创新实践探索。目前比较成熟的铝合金焊接技术种类比较多，组织铝合金焊接工走出企业甚至走出国门，参加必要的技术学习。国外的铝合金焊接技术相对比较发达，向国外优秀的铝合金点焊工学习对技术的提升是非常有效。另一方面，在企业内部或行业内部开展技术竞赛，通过竞技的方式促进点焊技术的不断提升。

2.2 重视铝合金激光焊接技术的应用

铝合金激光焊接技术是当前比较先进的焊接技术。该技术具有能量密度高、热量小的特点，因此焊接过程中不会造成焊件的变形和裂纹。而且该种技术冷却速度快，因此对一些细微的焊件有较好的焊接效果。总体来说，激光焊接的速度快，精度高，可靠性强。现代社会对轨道交通车辆的坚固性、稳定性、美观性都有要求。为适应现代社会的需要，只有铝合金激光焊接技术能实现。但激光焊接技术工艺并不成熟，还需要在克服一些技术难点。在国内积极开展相关技术公关，借助高校科研力量和企业的实践经验，开展技术公关。相信激光焊接技术的发展将对国内制造也发展有重要意义。

2.3 重视铝合金焊接设备的开发研究

焊接设备是铝合金焊接的关键。焊接设备的功率、焊束的能量密度、焊接速度等等因素都会影响到焊接的质量和效率。另外，焊接设备的先进性直接影响到工人的工作环境。综合考虑，开发性能高、效率高、安全系数高的自动化焊接设备是提高铝合金焊接工艺水平的关键。最后，国内的焊接技术工的人力资源相对还比较匮乏。重视铝合金焊接设备自动化水平的提升还可以缓解当前技术工人短缺的问题。

2.4 不断改善焊接工人的作业环境

任何工艺水平的提升都是建立在人的基础上的。为焊接工人营造一个安全舒适的工作环境是非常必要的。焊接过程大多是在高温环境下进行，焊接使用的化学材料大多对环境和工人身体有一定的影响。例如：使用单一气体保护焊接过程会紫外线和臭氧。在轨道交通车辆生产过程中要尽量避免这种污染性高的焊接工艺。重视工人作业环境的改善是非常必要的，也是铝合金技术应用的重要标准。

3 结论

轨道交通是国内社会重要的交通工具。随着国内轨道交通的发展，国内对轨道交通车辆需求不断增长。铝合金材料是轨道交通车辆制造的重要材料，同时铝合金焊接工艺也是轨道车辆生产和维修中常用的工艺。重视相关工艺的技术创新研究对整个轨道交通发展有重要意义。

参考文献

[1]朱宏.铝及铝合金激光焊接技术的研究现状[J].电子工艺技术，1997（7）.

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关键词：建筑钢结构 焊接技术 材料 企业 发展趋势 分析

中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-0035-01

伴随着现代科学技术的持续发展与经济社会现代化建设进程的日益完善，社会大众持续增长的物质与精神文化需求开始得到了极为蓬勃的发展与进步。我国国民经济体系在这一发展过程当中也取得了长足的进步。特别是对于钢铁工业而言，自1996年，我国全年度钢铁产量突破1亿t以来，我国的钢铁产量就始终占据着世界领先地位。特别是对于建筑行业用钢而言，迅速发展的城市化建设使得建筑钢结构的应用备受关注。该文以此为研究背景，现针对建筑钢结构焊接技术的应用及其发展趋势相关问题做详细分析与说明。

1.建筑钢结构焊接技术发展进程分析

20世纪40年代，钢结构行业引入焊条电弧焊接技术，钢结构焊接技术的应用开始引起部分工作人员的特别关注。50年代中期，引入埋弧焊接技术（该项技术自前苏联引进）。直至70年代后期，包括气体保护焊接技术、螺栓焊接技术以及熔嘴电焊焊接技术等焊接技术开始广泛应用于钢结构焊接过程当中。特别是在城市建设的规模化发展过程当中，大量的钢结构建筑物建设蓬勃兴趣，焊接技术的应用与发展备受各方特别关注与重视。

特别是在建筑钢结构箱型柱大量应用于建筑施工实践的背景作用之下，高效焊接技术支持下的栓钉焊接设备以及焊接材料得到了充分且深入的发展。与此同时，建立在CO2气体支持基础之上的气体保护焊接技术也成为了建筑钢结构焊接技术发展中的主流所在。大量的实践研究结果证实：在建筑钢结构大量应用CO2气体保护焊接技术的过程当中，焊接作业的生产效率得到了显著提升，同时也能够大量缩短建筑钢结构焊接施工的工作周期，有着极为显著的综合效益。在此基础之上，建筑钢结构焊接技术所对应的工作人员资质认证、培训有所完善，焊接设备有所发展，焊接材料更为多元。上述发展进程均在不同程度上推动着整个建筑钢结构焊接技术的稳妥前进。

2.建筑钢结构焊接技术发展趋势分析

传统意义上的建筑钢结构焊接企业处于对自身发展的保障需求，势必需要在剧烈的市场竞争环境下，通过恰当且合理的技术改造与技术升级方式，谋求稳定的生存与发展。而实现这一要求的关键，即在于对建筑钢结构焊接技术的发展与推广。在此过程当中，需要重点关注以下几个方面的问题。

（1）需要逐步加大对高效焊接方法及建筑钢结构焊接工程实践的应用：首先，需要相关工作人员不断针对焊接方法及焊接方式进行研究与完善，以提高焊接熔敷率为目的，加大对于15kg/h单位以上，高效焊接技术方法的研究。与此同时，还可以通过对国外成功焊接方法（包括旋转喷射电弧高效焊接技术以及多丝焊接技术等在内）的引入方式，为自主技术的研制与成功应用提供一定的借鉴与经验；其次，可以通过适当控制接头焊接填充量的方式，一方面提高建筑钢结构焊接的工作质量，另一方面可提高工程应用中的经济效益。从当前技术发展趋势的角度上来看，应当将研究重点集中在对激光焊接技术以及氩弧激光焊接技术的应用方面；最后，需要从技术装备的角度上入手，在合理提升建筑钢结构持续焊接时间的基础之上，降低辅助操作时间。同样从现阶段的技术发展趋势上来看，需要重点关注的发展方向是：一方面，是以连续送丝为中心的自动焊接技术装备；另一方面是以成套性为主的高效焊接技术装备。

（2）需要逐步加大对于高效且优质焊接材料的开发与应用：对于焊接材料的发展重点在于，研发与高效焊接技术相适应的，具备优越综合性能的自动焊丝、保护焊丝以及气电焊丝等。与此同时，结合我国现阶段建筑结构的用钢型号特点，需要将建筑钢结构用钢向着高强度、高耐火性、高纯净性以及高抗震性等多个方面发展。而高性能建筑钢结构焊接材料的规模性开发与应用也势必会在一定程度上推动建筑钢结构焊接技术的蓬勃发展。特别需要注意的一点是：伴随着建筑钢结构的进一步发展与完善，实芯CO2焊丝、药芯CO2焊丝、特种电渣焊材料以及气电焊焊接材料的使用总量势必会不断扩大的推升，由此也带动着上述建筑钢结构焊接材料的国产化发展与升级。

（3）需要逐步加大对于焊接设备生产商的发展与进步：独立的单纯性焊接设备生产商受到整个建筑钢结构焊接市场覆盖面较窄、在工作人员、作业资金以及应用技术等多个方面存在的缺陷问题影响，导致整个行业的发展前景不容乐观。为更好的建筑钢结构焊接技术的发展趋势相适应，需要在充分联合焊接材料以及焊接设备的基础之上，通过对现代化焊接技术工艺以及操作方式的有效综合，提高焊接设备生产商的综合性优势，为焊接技术的发展提供可靠驱动动力。

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[关键词]激光焊接；工作机理；工艺参数

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0370-01

一、激光焊接技术的工作机理

20世纪60年代以来，伴随CO2、YAG等激光器的诞生，研究人员们也迅速将其利用到了焊接技术中，进而开发了激光焊接技术，它的开发和应用为焊接行业带来了新的希望，并且很快被广泛应用于各个领域中。激光焊接技术的工作机理由于激光器的不同也各有差异，因而，根据激光器提供的功率密度的大小可以将激光焊接技术分为两类，一是激光传热熔化焊，二是激光深熔焊，他们的工作机理也各不相同。激光传热熔化焊所使用的激光器功率密度为105～106w/cm2，其工作机理是被焊工件表面吸收激光束热量，然后利用热传导效应在工件表面形成一定体积的熔池，使被焊部位熔化，然后进行焊接工作。激光深熔焊所使用的激光器功率密度为106～108w/cm2，其工作机理为利用激光器功率密度高的特点，使材料达到瞬间汽化进而在表面形成圆孔空腔，然后再通过控制激光束与工件间的相对运用使空腔附近的金属熔化，进而完成焊接工作。

二、激光焊接的工艺参数

1、功率密度

单位面积内激光功率称为功率密度，它直接影响材料的升温时间，激光功率越大，材料表面温度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到广泛的应用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在传导型激光焊接中，其数值控制在104～105W/cm2。

2、激光脉冲波形

当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60～98%的激光能量反射而损失掉，尤其是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、传热快。一个激光脉冲讯号过程中，金属的反射率随时间而变化。当材料表面温度升高到熔点时，反射率会迅速下降，当表面处于熔化状态时，反射稳定于某一值。

3、激光脉冲宽度

脉宽是脉冲激光焊接的重要参数，。脉宽由熔深与热影响分区确定，脉宽越长热影响区越大，熔深随脉宽的1/2次方增加。但脉冲宽度的增大会降低峰值功率，因此增加脉冲宽度一般用于热传导焊接方式，形成的焊缝尺寸宽而浅，尤其适合薄板和厚板的搭接焊。但是，较低的峰值功率会导致多余的热输入，每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

4、离焦量

激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上的功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状有一定差异。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。

5、焊接速度

焊接速度低会使焊接材料过度熔化，从而导致工件焊穿，而焊接速度过快又会使焊接的熔深过浅。所以在现实生产中对特定材料的厚度和激光功率有一个合理的焊接速度范围。

三、激光焊接工艺与方法

1、双/多光束焊接

双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量，其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置，以提高总的激光能量。后来。随着激光焊接技术应用范围的扩大，为减小在厚板焊接，特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向，采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接，这样可以适当提高焊接小孔的稳定性，减少焊接缺陷的产生几率。

2、激光-电弧复合焊

激光-电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求，激光焊接本身存在的间隙适应性差，即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高，此外，激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法，一般不采用填充金属，因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光一电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点，又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点，是一种优质高效焊接方法。激光与电弧复合焊的方法包括两种，即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光电弧复合焊方法实现较为简单，但最大缺点是热源为非对称性，焊接质量受焊接方向影响很大，难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源，大大提高焊接过程稳定性，并可方便地实现二维和三维焊接。

四、激光焊接技术在封装塑料中的运用

塑料的激光焊接技术主要用于普通焊接技术难以适应的塑料制品（如高密度线路板）、形状复杂的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品（如医药设备、电子传感器等）等。激光便于计算机控制，采用光纤激光器输出激光束可使激光灵活地达到零件各个微小部位，能够焊接其他焊接方法不易达到的区域。传统焊接技术无法焊接的异型塑料也有机会加以良好焊接，如用激光可将能透过近红外激光的聚碳酸脂（PC）和30%玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）焊接在一起，而其他的焊接方法根本不可能将2种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

激光焊接技术被广泛运用在被黏接的非常精密的塑料零部件材料（如电子元件）或要求无菌环境（如医疗器械和食品包装）中。激光焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外，可以将激光焊接技术运用在那些很y使用其它焊接方法黏接的复杂的几何体中。目前国内使用的塑料焊接技术主要有热熔焊接、高频焊接、振动摩擦焊接及超声波焊接等。塑料的激光焊接技术在欧美发达国家已经得到了一定程度的应用。我国这方面的技术尚在起步阶段。

近年来，激光二极管广泛用于焊接及塑料的连接。激光焊接已用于制造汽车传感器、调速控制箱及薄壁医用管的精细焊接。激光焊接要求所焊接的2种塑料对同一波长的光有不同的反应，其中一种材料对激光必须具有穿透力，而另一种必须可被激光吸收，激光从上方接合处的穿透性元件传到下方可吸收元件，这样辐射能量就被转化成局域性的热能，此热能导致塑料的熔化。而透明塑料部位的熔化是通过与非透明材料的接触性热传导所致。在外部夹具的施压下，由局部加温而产生的焊接处热膨胀可形成牢固接缝。

五、结语

总之，通过多年的激光焊接技术的研究与开发，逐步建立了生产、研究、开发相结合的激光焊接发展体制，并在个别的技术环节和应用方面取得了一定的研究成果。未来，激光焊接技术在民用领域的应用也将更加广泛，从而进一步推动社会的发展和进一步，为全人类造福。

参考文献

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关键词：制造业；机械；焊接技术

中图分类号： P755.1文献标识码： A

一、我国当前焊接技术的发展现状

焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。目前，钢材是我国最主要的结构材料，在今后20 年钢材仍将占有重要的地位。然而，钢材必须经过加工才能成为有给定功能的产品。由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高及市场反应速度快等优点，因而焊接结构的应用日益增多。与世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多。因此，发展我国制造业，尤其是装备制造业，必须高度重视焊接技术的同步提高。

当前，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。这不仅有效地加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接质量。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，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、焊接技术的历史发展进程和应用

(一)焊接技术的历史回顾

焊接是一种使工件的原子相互之间发生结合的工艺技术。它通常采用加压或者加热的方法。随着金属的发展使用，焊接工艺最早出现在我国的战国时间。直至十九世纪初科学家发现了氧乙炔焰与电弧之间能产生高温热源，焊接技术才有了迅猛的发展机遇。发展至今天，各种电子束焊接、离子束焊接以及激光焊接术等出现在了大众的视野中。

(二)焊接技术的工艺特点及分类

焊接技术的发展离不开科学技术的创新。焊接技术指的是在高温、高压环境下，用焊接材料将焊接件连成整体的一个过程。如今焊接产品能够达到没有缺陷、机械性能超强的程度。根据焊接过程中金属的熔融状态可以将焊接分为熔焊、压焊与钎焊三种类型。熔焊是将待焊接件的接头处的高温融化之后所采用的加工方法。压焊是通过对待焊接件施压的方法来实现的。钎焊是选用比母材熔点低的材料作为钎料，然后将待焊件和钎料同时加热到一定温度，通过钎料与木材处于液态时的相互流动来实现焊接的方法。

(三)焊接技术的应用范围广

焊接技术已经渗透到了各个行业、各个领域里面。金属、非金属材料的连接几乎都应用到了焊接技术。焊接技术随着科学技术的飞升有了十足的进步空间。尤其是近三四十年以来，各种的新技术、新材料与焊接技术融合实现了技术的提升。红外线、真空、声学等一些科学技术扩大了焊接技术的适用范围。焊接技术已经扩展到了航空领域、能源领域、化工领域等等，这将促使焊接技术更快发展。

三、机械焊接技术

(一)电子束焊接 电子束焊接首先应用在德国，之后逐渐发展成熟。较之传统的焊接工艺，它的能量密度更高，并且热变形较小，应用的范围也较为广泛。

电子束焊接的工作原理是：用电子枪中聚集的高速电子束对工件的接缝处进行轰击，在轰击的过程中，会发生机械能的转变，即动能转化为热能。这样就产生了焊接所需要的热源，利用这些热能，完成焊接工作。

以前，电子束焊接主要被应用于国防、军工工业中。近些年来，这种焊接技术开始在民用工业中推广使用。比如汽车工业的齿轮、电站锅炉等。

(二)激光焊接技术

激光焊接技术是激光加工技术中的重要部分，它是一种高能束的热传导性技术。与传统的焊接工艺相比，激光焊接技术更加快捷方便，同时焊接的质量和稳定性更高，工件产生变形的可能也小，因此被大量投入工业生产。

激光焊接技术主要是利用抛物镜或者凸透镜汇集周围的热量，这时的激光就是一个高温度的热源，将其应用于工件接缝的表面，能够起到焊接的作用。根据工件的不同，激光焊接的方式也有所不同，常用的激光焊接方式是传导焊接和小孔焊接两种。

在航天航空工业中，经常会利用激光焊接技术来进行工件的修复；在汽车制造领域，激光焊接技术被广泛应用于散热器、传动轴等零部件的制造中。随着激光加工技术的不断发展，激光焊接技术的应用领域必然还会扩大。

(三)搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接技术，顾名思义就是利用摩擦力产生的热量进行焊接，这就决定了它的使用范围，即低熔点的金属焊接。这种焊接技术的自动化水平更高，接头的质量和稳定性更好，并且节能低碳。 在进行搅拌摩擦焊接过程中，会将一个搅拌针焊缝中，利用摩擦力对金属进行加热，让其呈现一种塑性状态，同时金属会形成旋转的空洞，随着搅拌针的不断前移，旋转空洞和塑形金属各自向相反的方向移动，金属在冷却之后，焊接的缝隙密度会更高。

搅拌焊接技术主要用于造船业、航空航天业、建筑业、交通工具等领域。在造船业中，它主要被用来焊接甲板上、船头上的部件；在航空航天业中，飞机的机身、油箱都会用到它；而交通工具领域，火车、高速列车等的车身、交换器等都要用搅拌摩擦焊接技术。

(四)电渣焊接技术

电渣焊接技术是一种利用电阻热进行焊接的技术。它能够一次性焊接钢材、铁基金属等质地较厚的工件，同时生产成本也较低，焊接质量较高。

电渣焊接技术依据的原理是：把电热组作为一种热源，用来熔化金属和木材，之后冷却凝固，使各金属原子之间相互连接。常用的电渣焊技术主要有熔嘴、非熔嘴电渣焊技术，丝极电渣焊技术，板级电渣焊技术等。 电渣焊技术主要被应用于一些特殊的地方或行业，比如铁路各个站点的焊接；鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等等。

(五)等离子弧焊接技术

等离子弧焊接技术是一种基于等离子弧切割工业的新型焊接技术。它是一种较为及其精密的焊接技术。 等离子弧焊接技术准确地说应该是“压缩电弧焊接”，它是焊炬将整个电弧进行最大限度的压缩，促使其中的等离子效应加剧，之后电弧就变成了一个具有稳定性、单向性的强大射流热源，温度高达16000K～33000K，然后可以直接进行金属的焊接。通常企业较为常用的等离子弧主要是转移型的和非转移型两种。

(六)超声波焊接技术

超声波焊接技术主要是进行热塑性塑料制品焊接的高科技技术，这种技术焊接出来的塑料制品档次和质地较高，同时生产的成本和效率也就高。 在超声波进行焊接的过程中，发生器会释放出20KHz或者15KHz具有高压性、高频性的信号，通过能量转换系统，可以将这种信号转化为一种高频的机械振动，用于塑料品的工件中。然后通过摩擦力是接口的温度升高，当温度达到工件的熔点时，工件会自动融化来填充接口处的缝隙。冷却定型以后，整个焊接工艺就顺利完成。 超声波焊接技术因为其本身的特性，所以在塑料品加工行业中应用较为广泛，而在机械类加工工业中，应用较少。

四、焊接技术的前景展望

(一)新焊接材料是焊接技术的发展动力

新的焊接材料无疑对焊接技术发起了挑战， 促使焊接技术不断要对新材料实现是的工艺要求。新材料的形式是各种各样的，包括耐热的热合金、陶瓷材料、钛合金金属等等，它们的出现使焊接技术有了长足的发展。尤其是一些异型材料的相互之间的焊接，假如采用常规焊接方法往往是不能实现的。因此新的焊接工艺亟待出现。焊接届的新热点整逐步向扩散焊与摩擦焊的方向转变。固体连接技术将会是新时期发展的重要连接工艺技术之一。

(二)焊接工艺自动化

提高焊接件的产品质量， 提高焊接劳动生产率是焊接技术发展过程中一直存在的一对矛盾问题。这种矛盾要求对焊接工艺须尽快实现自动化控制， 打造工艺过程的自动化进程工艺。随着计算机技术领域的扩展，控制技术的前进以及人工智能方面的发展，焊接自动化有了实现的可能性。有的工艺技术已经渗透了焊接领域中，例如焊机由程序进行控制或者由数值控制等等，在这些方面均取得了一些成绩。焊接自动化无疑是以后焊接技术发展的重要方向和生长点。焊接自动化必将是时代召唤的产物。

结语

由此可见，焊接技术在当前我国社会发展的过程中，已经被人们广泛的应用到了各个领域当中，这不仅有利于我国社会经济的发展建设，还给人们的生活带来了便利。而且为了提高焊接加工工艺的水平和工作效率，人们也将许多先进的科学技术和理念应用到了其中，从而有效的推动我国制造行业的发展。

参考文献

[1]邢万里.浅析我国焊接技术的现状与未来发展[J].科技与企业，2013，22:9.

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关键词：焊接；油气管道；施工；应用

【分类号】：TE988.2

随着能源产业的发展，我国在调整产业结构，尤其是能源产业的过程中，对于管道工程进行了大力改革和优化。但在相比广阔的国土和严重的资源分布不均衡而言，还需要继续加强油气管道建设。其中需要强调的则是油气管道的焊接技术，焊接技术的好坏直接影响油气管道的建设质量和建设效率，并且间接影响能源产业的发展。因此，需要加强对油气管道焊接技术的研究，为进一步的扩大油气管道建设范围和建设里程作好技术准备。本人参建的南疆天然气利民管道喀什-泽普二标段、和田河气田产品气外输管道工程都采用纤维素型焊条手工根焊+自保护药芯焊丝半自动热焊、填充焊、盖面焊，使用焊材均为：E6010高纤维素钠型药皮立向下焊条及E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝。以上两个工程一次焊接合格率均达到了95%以上，和田河气田产品气外输管道工程还获得了2014年度全国优质焊接工程奖。通过实践的学习与理论上的深造，本人针对焊接技术在输油管道中的应用作了相关的探索。

油气管道的焊接材料

油气管道的焊接和一般的焊接技术有所相同，但也存在差异。不仅是因为油气管道的焊接口径更大，要求更高，也是因为油气管道的用途特殊，其对焊接的质量要求更高。在焊接材料方面，具体而言主要是包括了焊条、焊丝和保护气体等三种。

（一）焊条

在油气管道中，因油气管道一般是长距离输送，因此焊条多采用全位置下向焊焊条或者是传统型的低氢型焊条。而全位置下向焊焊条又可以分成两大类：一是高纤维素型的，其特点是性能好、熔渣量少，并且能有效的防止了熔渣和铁水的下流。其适用范围是根焊和热焊，并且具有单面焊而双面成型的效果；二是铁粉低氢型下向焊条，其特点是凝固速度快，铁水的流动性和浸润性都较好，并且焊后韧性好，具有良好的抗裂性。其使用范围是下向焊接。

（二）焊丝

在油气管道中，焊接常用焊丝主要是实心焊丝和药芯焊丝。而实心焊丝又可以分为两类：一是用于埋弧焊的焊丝，一是用于熔化极活性气体的保护焊丝。在埋弧焊中所用实心焊丝又继续进行区分，如低锰焊丝、中锰焊丝、高锰焊丝等。这几种焊丝的使用范围和搭配的材料都是不一样的，其最终的效果也是不同的，如低锰焊丝和高锰型熔炼焊剂的搭配就可以实现低碳钢的焊接。药芯焊丝则是具有熔敷速度快，焊接效率高，成型美观，综合成本低等特点。其与其他焊丝相比，其电弧更软、并且飞溅较小。因此，其被广泛的应用在长输管道焊接之中。而药芯焊丝同样可以分成两种，一是气保护型药芯焊丝，一是自保护型药芯焊丝。两者的使用范围不尽相同，在油气管道建设中，使用更普遍的是自保护型药芯焊丝。

（三）保护气体

油气管道焊接中多是采用二氧化碳气体或氧化性混合气体等气体来保护焊，其中包含了Ar等惰性气体。惰性气体的作用在于在焊接过程中将电弧与熔化金属周围的空气分开来，避免空气中的有害气体影响电弧的稳定，以及防止液态金属的污染。而其中的二氧化碳等非惰性气体的作用则是通过高温产生化学反应，从而保护焊和液态金属。当然，需要注意的是，惰性气体在使用过程中同样会对焊接接口产生危害，如二氧化碳作为保护气体时，在电弧和高温作用下分解的氧气和二氧化碳会使铁氧化并出现气孔。但是这一危害也是可以解决的。因此，在焊接中，保护气体的成分和量的多少都会对焊接产生影响，不同的成分和流量会有不同的结果，应注意保护好细微的数据差别，这对提高焊接质量具有十分重要的意义。

油气管道的焊接技术

油气管道的焊接所使用的焊接技术是比较多的，由于油气管道铺设的环境和条件各不相同，因此需要针对已有条件和相关的地理背景进行方法选择，并能熟知方法的优缺点，以及时做好相应的备选方案。在油气管道建设中，具体有以下几种焊接技术：

（一）手工焊条电弧焊接技术

油气管道焊接中的手工焊条电弧焊接技术具有灵活方便、适应性较强的特点。随着科学技术的发展，这一技术在熔敷效率和相关性能上都有着很大的改进，能较好的满足当前的油气管道建设需求。在实际焊接中，一般采用纤维素焊条或者是低氢焊条，这两种焊条的优点在于他们良好的结合性。并且，纤维素焊条所具有的根焊适应性，依旧不是其他焊接技术所能媲美的。

（二）手工钨极氩弧焊接技术

油气管道建设中的手工钨极氩弧焊接技术一般使用于压缩机等设备的焊接，或者是管道较小、管壁较厚的管道的焊接。其优点在于焊接质量较高，且背部无焊渣。需要特别说明的是这种焊接技术要求在焊接前对坡口进行严格清理，确保无异物，并且做好焊接中的防风准备。

（三）自保护型药芯焊丝半自动焊接技术

这种焊接技术兴起时间并不长，其初次使用在1996年。但其优点十分明显，即操作灵活简单，效率较高，且具有良好的环境适应性和焊接合格率。此外，其高焊接质量和高焊接效率使其成为了我国油气管道焊接中常用的、重要的焊接方法。

（四）气体保护焊接技术

气体保护焊接技术主要是指二氧化碳气体保护焊接技术，其是随着焊接电源等技术的改进而逐步兴起。在解决了电源问题和熔滴和电弧形态的控制等问题后，二氧化碳气体保护焊技术的飞溅问题已基本解决。这种焊接技术主要特点在于操作灵活，易于掌握，并且具有良好的坡口适应性，其焊接质量和焊接效率也是比较高。需要注意的是其受风的影响较大，因此，需要加强防风措施。此外，还需要注意对口间隙的均匀一致，否则在后继工序中会出现多种缺陷。

（五）自动焊接技术

自动焊接技术主要是指利用焊机进行工作，其主要的优点在于效率较高，减少了人工操作。自动焊接主要使用于根焊、填充焊以及盖面焊等方面。在自动焊接技术中又主要分为两种，一是自动根焊技术，一是自动单面焊双面成型根焊方法。两种方法的使用范围是不一样的，并且形成的效果也有差异，因此需要在使用前对这两种方法进行区分和了解。

油气管道的焊接工艺和具体事项

焊接技术在油气管道施工中的应用不仅需要对焊接材料和焊接方法有一个清晰的了解，此外还需要结合理论与实际，深入探讨焊接技术在油气管道建设中的具体应用，从而分析其应用的技巧和需要注意的事项。

（一）焊接接头的坡口

在实际施工中，油气管道的焊接常采用30°V型的坡口，其优点在于适合手工焊接。当然，具体的坡口选择是根据施工环境而来的，当出现大口径的厚壁钢管而言，其焊接量较大，需要填充的金属较多，因而不采用手工焊接，也就不适合30°V型的坡口，大可以采用23°V型的坡口。

（二）预热与层间温度

在油气管道焊接中，预热的目的主要是借助温度缓解钢材的受力状况，和降低焊道的冷却速度来防止根部出现冷裂纹等缺陷。而预热的温度控制则是需要根据焊接材料的具体型号和不同材质，管道的大小和厚度，以及材料中的含氧量等因素来确定。如果是多层焊接还需要考虑邻近区域的冷却速度。多层焊接中的层间温度应与预热温度相同或相近。

（三）焊接线能量和后热处理

在油气管道焊接中，焊接线能量的确定是一个比较复杂的过程，其需要考虑的因素较多，如管道的性质和相关属性，如预热和层间温度的控制，如焊接技术的具体选择和可能造成效果，等等。而对于后热处理而言，其仅存在于高寒地区。当预热和层间温度作用较小时，则需要进行热处理和后热处理。

总结

综上所述，焊接技术在油气管道施工中应用较为普遍，技术较为成熟，针对不同的环境和焊接要求都有着一系列不同的焊接方法和注意事项。但需要注意的是，针对环境变化的多样和地理背景的复杂，还需要进一步加强相关研究。

参考文献：

[1]郝保强，刘宝东.焊接技术在输油气管道施工中的应用[J].内蒙古石油化工，2013，21（23）：112-114.