先进焊接/连接工艺

第1章概述1

1.1焊接过程的物理本质1

1.2何谓先进焊接/连接工艺2

1.3先进焊接工艺的发展4

第2章高效电弧熔焊工艺6

2.1高效气体保护焊6

2.1.1何谓高效焊接技术6

2.1.2高速气体保护焊特点7

2.1.3高速焊对焊接设备的要求9

2.1.4高速CO2气体保护焊应用示例9

2.1.5高熔敷率MAG焊接技术10

2.2窄间隙焊接技术15

2.2.1窄间隙焊接的原理及工艺特点15

2.2.2窄间隙焊对焊接设备、焊接参数的要求16

2.2.3窄间隙钨极气体保护焊17

2.2.4窄间隙熔化极气体保护焊18

2.2.5窄间隙气体保护焊的应用21

2.2.6窄间隙埋弧焊22

2.3多丝或双电极焊接技术23

2.3.1多丝高效MIG/MAG焊23

2.3.2双电极钨极氩弧焊26

2.3.3双丝（或三丝）埋弧焊26

2.3.4热丝焊接技术29

2.3.5载重车轮的双枪自动MAG焊示例31

第3章激光-电弧复合焊34

3.1激光-电弧复合焊原理及特点34

3.1.1激光-电弧复合焊原理34

3.1.2激光-电弧的复合热源及方式35

3.1.3激光-电弧复合焊的特点39

3.2激光-电弧复合焊设备及工艺41

3.2.1激光-电弧复合焊设备41

3.2.2激光-电弧复合焊工艺模式42

3.2.3激光-电弧复合焊参数对焊缝成形的影响43

3.3激光-电弧复合焊技术的应用52

3.3.1大厚度板复合热源深熔焊接52

3.3.2有色金属激光-电弧复合热源焊接53

3.3.3激光-电弧复合热源高速焊55

3.3.4激光-电弧复合焊在船舶制造中的应用55

3.3.5激光-电弧复合焊在汽车工业中的应用57

3.3.6在铁路机车制造业中的应用59

3.3.7在管道（线）中的应用59

3.3.8在其他行业中的应用61

3.3.9铝/钢异种金属的激光-MIG复合焊接61

第4章搅拌摩擦焊63

4.1搅拌摩擦焊的原理及特点63

4.1.1一种全新的焊接工艺63

4.1.2无弧光、无烟尘、无飞溅的绿色制造技术64

4.1.3搅拌摩擦焊的产热和温度分布65

4.1.4轻金属搅拌摩擦焊的特点67

4.2搅拌摩擦焊设备及工艺69

4.2.1搅拌摩擦焊设备69

4.2.2搅拌摩擦焊的工艺参数70

4.2.3搅拌摩擦焊的接头形式和装配精度72

4.2.4搅拌摩擦焊接头的组织与性能75

4.2.5搅拌摩擦焊缺陷与摩擦塞焊78

4.3搅拌摩擦焊的应用示例80

4.3.1船舶铝合金构件的搅拌摩擦焊80

4.3.2AZ31B/AZ61A异种镁合金的搅拌摩擦焊81

4.3.3大厚度机翼框架铝合金搅拌摩擦焊83

4.3.4搅拌摩擦焊在核工业中的应用87

4.3.5FSW在地铁、高速列车铝合金车体上的应用88

4.3.6铝合金薄板搭接接头搅拌摩擦焊91

第5章过渡液相扩散连接93

5.1过渡液相扩散连接的特点93

5.1.1何谓过渡液相扩散连接93

5.1.2如何获得过渡（瞬间）液相93

5.1.3过渡中间合金的选择94

5.2TLP扩散连接设备与工艺95

5.2.1TLP扩散连接设备95

5.2.2TLP扩散连接工艺参数96

5.2.3同种材料TLP扩散连接特点98

5.2.4异种材料TLP扩散连接特点101

5.3TLP扩散连接的应用示例104

5.3.1陶瓷与金属的TLP扩散连接104

5.3.2金属间化合物的TLP扩散连接109

5.3.3Al2O3p/6061铝基复合材料的TLP扩散连接111

5.3.4钛合金与镁合金的TLP扩散连接115

5.3.5航空发动机叶片的TLP扩散连接117

5.3.6石油钻杆的TLP扩散连接118

5.3.7TP304钢管的TLP扩散连接120

第6章先进堆焊和熔覆技术122

6.1埋弧带极堆焊122

6.1.1埋弧带极堆焊技术特点122

6.1.2埋弧带极堆焊工艺123

6.1.3带极堆焊应用示例126

6.2激光熔覆130

6.2.1激光熔覆技术特点130

6.2.2激光熔覆工艺133

6.2.3激光熔覆应用示例142

6.3等离子弧堆焊147

6.3.1等离子弧堆焊特点147

6.3.2等离子弧堆焊工艺148

6.3.3等离子弧堆焊示例152

第7章全位置机器人焊接158

7.1机器人焊接技术进展158

7.1.1机器人焊接发展概况158

7.1.2焊接机器人分类160

7.1.3焊接机器人系统组成162

7.1.4焊接机器人控制技术166

7.1.5焊接机器人的选择167

7.2机器人自动化焊接专用工装168

7.2.1专用型自动弧焊设备168

7.2.2点焊机器人自动化焊接工装169

7.2.3弧焊机器人自动化焊接工装174

7.2.4柔性轨道全位置机器人自动化焊接工装176

7.2.5无导轨机器人自动化焊接工装177

7.3机器人自动化焊接示例180

7.3.1柴油机机架的双机器人焊接180

7.3.2厚壁管道的机器人全自动打底焊184

7.3.3海底管道铺设的机器人焊接186

7.3.4液压支架的机器人焊接188

7.3.5汽车白车身镀锌板的机器人激光焊接190

参考文献193

2100433B

本书涉及的先进焊接/连接工艺主要包括高效电弧熔焊工艺、激光-电弧复合焊、搅拌摩擦焊、过渡液相扩散连接、先进堆焊(熔覆)技术、机器人焊接技术等。这些工艺具有先进性和实用性,符合优质、高效、低耗、无污染生产的发展方向,是值得推广的先进焊接技术。本书的特点是,从实用性角度对先进焊接/连接工艺要点及应用等做了简明阐述,并给出了一些研发和生产中的成功实例,为读者掌握先进焊接/连接工艺提供了理论指导和实践中的成功经验。

先进焊接与连接国家重点实验室（哈尔滨工业大学）科研设施

焊接实验室现有固定资产2500余万元，使用面积3600平方米。拥有大型电子束焊接机、搅拌摩擦焊接系统、CO₂激光加工系统、真空扩散连接设备、等 离子喷涂设备、等离子体浸没离子注入装置、YAG固体激光系统、弧焊机器人系统、VPPA焊接系统、双丝焊设备、微小焦点X射线实时成像系统等国内先进设 备。此外还有X-ray应力分析仪、电子扫描显微镜、微压痕测试系统、精密电子万能实验机、精密金相显微镜、高速摄影机、高速摄像机、数字式超声涡流检测 仪、超声扫描成像系统、阻抗分析仪、光纤激光测振仪等先进分析测试设备。

先进焊接与连接国家重点实验室（哈尔滨工业大学）研究平台

数字化焊接平台

2009年12月12日哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室与深圳市瑞凌实业股份有限公司联合共建的“数字化焊接实验室”在深圳市瑞凌实业股份有限公司成立。联合实验室将组建一支由企业研发人员、大学教授、国外专家共同组成的国际化研发团队，近期规模在60人左右。一期规划投资2000万元，建设一个面积约800平方米的包含数字化焊接设备实验室、自动化焊接专机及焊接机器人实验室、高效特种焊接及焊接工艺研究实验室等子实验室的弧焊电源创新与应用研究基地。二期规划将该研究基地扩建至2000平方米，打造在国际焊接领域具有权威性的研究机构。