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优秀co2焊接论文题目

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优秀co2焊接论文题目

呵呵,写论文怎么可以样对付呢?要自己做实践记录参数的,才能去写呀。不能这样方便呀,并且零件也要自己定的,结构图也要自己画的。还是现在勤快一点,免得将来麻烦!

朋友; 你的焊接论文对 我帮助很多大,从论文中学到了很多专业而简明的论述,我很授启发。向你表示谢意。谢谢

包括送丝机构:送丝轮,送丝软管, 送气机构:气压表 焊接电源,地线 焊枪结构:导电杆,弯头,导电咀,绝缘套,保护套 焊接所用材料:CO2气和焊丝 焊接条件:尽量在室内无风无水的状态下施焊 焊枪的运动方向两种一种是焊枪自右向左移动,称为左焊法;另一种是自左向右移动,称为右焊法;左焊法操作时电弧的吹力作用及其前沿处,将熔池金属向前推移,由于电弧不直接作用母材上,因此熔深较浅,焊道平缓且较宽,飞溅较大,保护效果好,采用左焊发虽然观察熔池困难些,不易偏焊。右焊法操作时,电弧直接作用到母材,容身较大,焊道窄而高,飞溅略小,但不易掌握焊接方向,容易焊便,尤其对接焊时更明显。一般焊接时,均采用左焊法,前倾角为10-15度

优秀球罐焊接论文题目

1. 张礼敬,涂善东,颜世华.乙烯裂解炉炉管渗碳损伤分析[J].机械工程材料,2008.9,32(9):75~782. 张礼敬,丁立,袁明朗.输氯管线爆裂事故原因分析[J].石油化工高等学校学报,2008.9,21(3):71~743. 张礼敬,丁立,陶刚.输氯管线泄漏事故后果模拟[J].化工学报,2008.5,59(5):1333~13374. 祝金丹,张礼敬,巩建鸣.裂解炉管焊接残余应力场中裂纹扩展行为的数值研究[J].焊接学报,2008.5,29(5):101~1085. 廖启霞,张礼敬,孟亦飞.BLEVE事故后果分析软件化实现[J].中国安全生产科学技术,2008,4(2):137~1406. Lijing Zhang, Xuhong Zhang, Jianming Gong and Shan-Tung Tu. Failures of furnace tubes induced by incidental defects. Pressure Equipment and Systems, 2008.3, 6(1): 56~607. 于涛,张礼敬,段志祥,廖启霞,张礼明.立式内浮顶油罐瘪罐现象分析[J].油气储运,2007.7,26(7):46~48,498. DING Li, ZHANG Lijing & ZHANG Liming.Employing Virtual Reality to Improve Industrial Safety.Progress in Mining Science and Safety Technology Part A[C]. Proceedings of the 2007’ international Symposium on Safety Science and Technology April 16~19, 2007 Jiaozuo, Henan,China,1172-11769. 张礼敬,孟亦飞,陶刚,廖启霞,肖兆广,张礼明.硝基苯精馏再沸器爆炸事故机理研究[J].中国安全科学学报,2006.10.30,16(10):89~9310. ZHANG Li-Jing, Si-Xian Li, TAO Gang. Furnace Tube Failures Induced by Incidental Working Defect [J]. Information(Japan), 2006,9(5):783-78711. ZHENG Weining,ZHANG Lijing,TAO Gang,ZHANG Liming.Thermal Stress Analysis of Home Heating Furnace by Using Finite Element Method.Progress in safety science and technology (vol.Ⅵ) Part B[C]. Proceedings of 2006 ISSST,Changsha,Hu’nan, China,Oct.24-27,2006,2482-248512. 廖启霞,张礼敬,张礼明,孟亦飞,于涛,陶刚.促进我国企业安全投入的对策[J].中国安全科学学报,2006.7.30,16(7):61~6413. 徐婉,张礼敬,孟亦飞,郑维宁,田建频.PTA装置加氢反应器在碱环境中的应力腐蚀分析及防护[J].化工机械,2006,33(4):248~250,21414. 孟亦飞,张礼敬,陶刚.含氧氢气钢瓶释放过程危险性分析及处置[J].中国安全科学学报,2005.9.30,15(9):53~56,7215. 张丽,张礼敬,孟亦飞,陶刚,臧铁柱.虚拟现实在安全评价中的应用探讨[J].南京工业大学学报(自然科学版),2005.7,27(4):96~10016. 臧铁柱,张礼敬,张丽,陶刚.有限空间作业意外伤亡事故的成因及其对策[J].南京工业大学学报(自然科学版),2005.5,27(3):103~10617. 李丽霞,张礼敬,陶刚.四醚生产过程安全原理及安全控制技术[J].江苏工业学院学报,2004.6,16(2):29~3118. 姜虹,张礼敬,杨静.不锈钢真空钎焊[J].真空,2004.5.25,41(3):65~6919. 张礼敬,涂善东,戴敏丰.服役炉管微观组织损伤与焊接性的关系[J].机械工程材料,2004,28(3):51~5420. 唐建群,张礼敬,巩建鸣,涂善东.吊钩断裂原因分析[J].理化检验·物理分册,2004.3.8,40(3):138~14121. 李丽霞,张礼敬,孟亦飞,涂善东.池火灾热辐射下的最小安全距离[J].中国安全科学学报,2004.3.30,14(3):16~1922. 姜虹,张礼敬,陶刚,沙锡东.拱顶罐改为浮顶罐安全性分析[J].石油化工设备,2004.1.20,33(1):21~2323. 张礼敬,涂善东,戴敏丰.乙烯裂解炉服役炉管修复裂纹研究[J].石油化工设备,2003,32(6):10~1324. 唐建群,张礼敬,巩建鸣.304不锈钢蒸发器开裂原因分析[J].腐蚀与防护,2003,24(4):179~18225. 唐建群,张礼敬,张显程,涂善东.LPG球罐应力腐蚀分析[J].南京工业大学学报,2003,25(1):84~8826. 张礼敬,涂善东,杨旭.热处理不当导致风机主轴扭断[J].理化检验·物理分册,2002,38(10):448~45127. 张礼敬、喻红梅、涂善东、倪利明、朱有志.电机主轴扭断原因分析[J].南京化工大学学报,2001,23(2):53~5528. 张礼敬、凌祥、巩建鸣、杨旭、朱南耕.轴承环破裂原因分析[J].南京化工大学学报,2000,22(6):58~6029. 张礼敬,喻红梅,涂善东,杨树人,潘文越.Cr5Mo炉管爆裂原因及剩余寿命评估[J].石油化工设备,1999,28(5):16~1830. 张礼敬,凌祥,涂善东,胡晓亚,戴朗.U形管换热器开裂原因分析[J].化工机械,1999,26(6):335~33831. 张礼敬,巩建鸣,涂善东,潘文越,徐平,陈世陵.再生器内取热盘管失效原因分析[J].炼油设计,1999,29(1):27~2932. 张礼敬,喻红梅.学一点本专业科技发展史[J].高教研究(南京化工大学),1997,第四期:26~2733. 张礼敬,谢济洲.镍基合金疲劳裂纹扩展特性[J].南京化工大学学报,1994,16(4):54~5934. 张礼敬.<金属材料>课程教学法中辩证法思想的运用[J].高等教育研究(石油大学),1992,第一期:22~ 2335. 张礼敬,谢济洲.GH169合金低周疲劳行为的研究[J].石油大学学报,1990,14(6):68~73

一般期刊的级别不同,类别不同,要求也会不同,所以首先要确定的自己论文发表的级别

具体论文如何来写,要根据你自身的工作性质或者专业来写。具体内容没发给你多少建议。给你一些化工方面相关论文题目作为参考,应该有所帮助。·浅析油质对重油制气生产的影响 ·气柜直接置换 ·加气站使用槽车带泵工艺浅析 ·燃气立管在建筑物外墙安装美观问题探讨 ·淄博市液化天然气气化站储罐增压方法探讨 ·深圳市民用燃气市场需求预测 ·网络在燃气行业的应用 ·电脑信息化管理在燃气行业中的应用 ·展OSH体系认证提高安全生产科学管理水平 ·POWER气化炉故障分析及处理程序 ·浅谈住宅楼室内燃气管道暗埋的设计与施工 ·地下室内设置燃气空调机组的思考 ·阴极保护在广州埋地燃气管道的应用 ·二级调压器的选型 ·天然气球罐置换方案初探 ·地基沉降对燃气管道的损害及对策 ·实施ISO9002质量标准规范燃气工程施工 ·企业质量体系认证中检验、测量和试验设备的 ·深圳市燃气集团有限公司2000年安全供气状况 ·水喷雾自动消防系统在小区供气中的应用 ·BOG压缩机在液化石油气基地的应用 ·新型绝缘法兰的开发及使用 ·浅议债权转股权对我国石化企业的影响 ·论环氧树脂产品结构调整的必要 ·重油制气污水处理系统(A/O)技术改造 ·论平衡式燃气热水器与密封燃烧室新设计 ·燃气锅炉的发展与经济性比较 ·天然气水合物调查和研究现状 ·征收燃油税对石化生产企业的影响和对策 ·氯碱定价方法和价格走势分析 ·21世纪生物化工发展及对策 ·21世纪化工贸易的发展 ·纳米材料在化工生产中的应用 ·21世纪涂料工业发展趋势及对策 ·化工企业持续发展应重点研究的几个问题 ·略论西部大开发中石油和化学工业的发展 ·中氮行业技术改造思路 ·乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析 ·21世纪以煤和天然气为原料的C1化学 ·世界1,4丁二醇的发展及对中国的影响 ·调压器新产品的研制与开发 ·中国发展天然气汽车的潜力和问题 ·城市燃气管网探测及动态信息管理系统 ·城市燃气管网探测及动态信息管理系统 ·天然气输配系统改(扩)建中应注意的技术问题 ·北京市天然气置换工作情况汇报 ·液化石油气储罐玻璃板液位计计量误差初探 ·液化石油气储罐玻璃板液位计计量误差初探 ·谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力 ·液化石油气小区供气总论 ·中国城市燃气事业现状及发展前景 ·液化石油气汽车的前景、市场及其对策 ·中国液化气进口和消费状况分析 ·中国液化气进口和消费状况分析 ·对加快LPG汽车发展的几个问题的探讨 ·对北京市发展清洁燃料汽车的一些想法 ·燃气汽车发展中的几个问题浅析 ·在珠海推广LPG汽车的必要性和可能性 ·谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力 ·液化石油气小区供气总论 ·中国城市燃气事业现状及发展前景 ·液化石油气汽车的前景、市场及其对策 ·中国液化气进口和消费状况分析 ·对加快LPG汽车发展的几个问题的探讨 ·对北京市发展清洁燃料汽车的一些想法 ·人工煤气转换为液化气混空气时管网的改造 ·外商在华投资经营LPG状况的调查分析 ·车用液化石油气气质的研究、开发 ·深圳地区燃气直然式空调的现状及推广前景 ·管道液化气微机管理系统的开发与应用 ·LPG汽车加气站面临的主要问题 ·LPG管道输送及其经济论证方法 ·LPG管道输送及其经济论证方法 ·地下储罐池沉降与内外管道连接 ·推广燃气采暖,还蔚蓝于天空 ·液化气供应现状于扩大应用的探讨 ·LPG燃料汽车是跨时代的交通工具

1、球罐的坡口形式、尺寸

该球罐所有的焊缝均采用双v形坡口,球罐焊缝大坡口在外侧,小坡口在内侧。 如图所示。

2、球罐定位焊

球罐组装完成后,需采用定位焊将其固定。定位焊在球罐小坡口侧进行,以便在背面清根时一并刨除。施焊前需采用氧乙炔加热方式以定位焊为中心,至少100mm范围内进行预热, 定位焊所采用的焊接工艺与球罐正式焊接相同,定位焊长度50mm以上,间距250~300mm为宜,定位焊焊肉高度不得小于8mm,引弧和熄弧均在坡口内,且定位焊焊接二层。

3、球罐组焊工艺及质量控制

1)焊接顺序。

球罐焊接顺序原则是尽可能地减少焊接残余应力,一般为先焊赤道带, 后焊极板;先焊纵缝,后焊环缝;先焊大坡口一侧(外侧),进行内侧清根、打磨、渗透检测合格后,再焊小坡口一侧(内侧);上、下极带也是采用先纵缝后方环缝;赤道带纵缝分成五段,先上后下实行退焊法;环缝先焊极带方环,后焊赤道带与极带的大环缝,环缝分段实行追尾焊。

2)焊工布置。

赤道带纵缝共20条,焊接时采用分段向上立焊焊接法,10 名焊工隔缝布置,同步进行;极带小立缝上下各4条,由4名焊工分别进行焊接;上下极各两条极板纵缝,由4名焊工分别进行焊接;上下极板方环分别分成8段由8名焊工对称进行焊接;赤道带与上下极板2个大环缝,每条环缝分成20段由10名焊工分段对称进行焊接;符合球罐对称施焊、保证球罐几何尺寸、减少应力与变形的原则。

3)预热温度和层间温度。

对于球罐来说,选择合适的预热温度和层间温度是非常必要的。预热温度太高,焊工焊接条件恶化,焊接一次合格率降低,另外还会使焊接接头的韧性有所降低;预热温度太低,焊接接头易产生冷裂纹。焊前预热采用液化石油气体燃烧加热,气体多头加热器如图所示。

预热温度≥100,加热宽度为每侧距焊缝中心125mm范围;测温点距焊缝中心50mm,每条焊缝的测温点不得少于三个。焊接层间温度应不低于焊前预热温度,最高温度不宜超过180℃,否则影响焊接接头的低温冲击韧度。

4)施焊环境。

球罐的焊接属于野外作业,球罐现场均搭设防风、防雨棚,如图所示。施焊环境按NB/T 47015-2011 标准规定,环境温度及湿度在距离球罐表面500 ~1000mm范围内测量。

球罐现场搭设的防风、防雨棚示意图

1一薄铁瓦 2—外脚手架 3一壁架 4上平台 5一铁皮瓦 6一顶盖架

5)球罐的焊接。

焊前严格清除坡口两侧50mm范围内的焊渣、氧化皮、水锈、油污及灰尘;施焊时,尽量避免在非焊接处引弧,以免造成电弧擦伤而产生微裂纹,对不慎造成弧疤或弧坑,均进行打磨消除,所有打磨处经测厚均须满足有关工艺要求,并经表面检测合格。

低温钢制球罐焊缝金属对焊接热输人量较敏感,因此应严格控制焊接电流、焊接速度,严格控制焊接热输人量不得超过焊接工艺评定报告上的最大值。

焊接时采用短弧操作,在坡口内焊接时,一定要避免焊道中间的突起、两边凹陷的形状,如图所示;焊道始端采用后退引弧法,即每根焊条焊接时在始焊点前10mm处引弧,然后迅速拉回到始焊点处进行焊接,收弧时采用划圈法将弧坑填满,下一根焊条要尽快引弧,尽可能减少间隔时间,以防焊缝冷却而产生焊接缺陷,各层之间的接头错开50mm以上,防止每层起、收弧点小的焊接缺陷的累积而在该截面形成超标缺陷,每层焊完后,焊渣均清除干净。

球罐外侧焊缝焊接后,采用碳弧气刨背面清根,定位焊所形成的焊缝金属必须全部清除干净,清根后采用砂轮进行打磨,露出金属光泽,坡口形状呈U形,再进行表面渗透检测,结果须符合NB/T 47013-2012标准I级的要求。

焊缝成形形式

a)焊缝不合适成形 b) 焊缝合适成形

焊前预热及后热去氢处理采用点式温度计对焊前预热温度、层间温度及后热去氢处理温度进行测控。经检查,焊接过程中的实际预热温度在100℃以上,层间温度基本控制在100 - 180℃范围内,后热去氢处理的温度均控制在200 ~-250℃之间,符合《技术条件》的要求。球罐主体的焊接参数均按焊工钢印号、焊缝代号和日期进行了记录,数据齐全、详细,所有焊接参数基本与(焊接工艺规程》相符。

具体操作方法详见(『技术』球罐各种位置焊接操作手法讲解)

链接:『技术』球罐各种位置焊接操作手法讲解

6)后热去氢处理。在厚板多层焊中,随着焊接层次的增加,焊缝中扩散氢也会逐渐聚集,如在焊接残余应力和球罐组装应力等作用下,会产生延迟冷裂纹,因此焊后必须立即进行后热,使扩散氢有充分的时间逸出。本球罐每次焊缝焊接完毕均立即进行了后热去氢处理,后热温度为200 -250℃,后热时间为1h,符合(09MnNiDR 钢制乙烯球罐安装技术条件》要求。

7) 气刨清根。

单侧焊缝焊接完毕后应进行背面清根,将定位焊缝及第一层焊缝的焊接缺陷清楚干净。清根采用规格为φ8mm x 355mm的B508碳棒进行气刨清根,形状为U型,槽底半径保持在5mm左右。 清根后采用砂轮进行打磨,磨除渗碳层、粘渣与铜斑等,并修整刨槽深浅,宽窄不均的现象,露出金属光泽后再进行100%渗透检测,全部符合NB/T 47013-2012检测标准I极要求。

8)焊接返修。

对于球罐焊缝无损检测过程中发现超标的焊接缺陷,应在分析清楚焊接缺陷产生原因的基础上,再针对性地进行焊接返修。如冷裂纹类的焊接缺陷,常产生于环焊缝大小坡口接合处,这是由于环焊缝在所有纵焊缝焊接完毕后才进行施焊,焊接残余应力水平较高,如球罐在定位焊过程中不加以重视,定位焊缝在纵焊缝焊接残余应力作用下易“崩开”,焊缝清根时如未能将其清除干净,最终造成埋藏性裂纹,另外还易造成环焊缝的错边量和棱角值超标。

焊缝返修长度应大于50mm,便于控制层间温度及焊接热输人量。焊接返修时应采用碳弧气刨将缺陷消除干净,并用砂轮打磨清除渗碳层,如在焊缝侧气刨到2/3δ处仍未清除掉焊接缺陷,应在该状态下进行焊接,再从另侧气刨, 这样可减小焊接返修过程中的焊接变形量。焊接返修的预热温度、焊接参数及焊后去氢处理等均严格按照《技术条件》和《焊接工艺规程》的有关规定执行,焊接返修后采用TOTD进行检测,应符合NB/T 47013-2012标准I级要求。

4.焊后质量检查

(1)焊缝外观质量

球罐焊缝的内外焊缝须全面打磨消除焊波,与母材表面圆滑过渡,为防止产生应力集中,球壳外表面焊缝余高打磨至0 ~2.0mm,球壳内表面焊缝余高打磨至0~1.5mm,焊缝表面不允许有急剧的形状变化,角焊缝应打磨与母材圆滑过渡。焊缝表面应无裂纹、咬边、气孔、弧坑和夹渣等缺陷,两边的焊渣和飞溅物处应消除干净。

(2)球罐焊后几何尺寸检查

1)球罐焊缝焊接过程中应严禁产生过大的焊接变形,焊后用弦长为1m的样板对球罐对接焊缝的棱角值进行检查,沿焊缝每500mm长测量一点,应符合GB 12337标准及《(技术条件》,即不得大于7mm。

2)球罐焊缝焊接后球罐的圆度发生变化, 因此焊后应对球罐的圆度进行检查,应符合GB 12337标准及《(技术条件》,即赤道面最大直径与最小直径及设计直径三者之间的差值不得大于45mm。

(3)球罐焊后无损检测

球罐对接焊缝焊接结束24h后(整体热处理前)进行100%TOTD检测,按NB/T47013-2012标准,I级合格。分别对球壳上的所有焊接部位(包括球壳板对接焊缝的内、外表面、同球壳板焊接形成的角焊缝、工夹具清除后的焊迹部位)表面进行100%的磁粉检测,按NB/T 47013-2012 I级合格。

焊接优秀毕业论文

在我国,电焊操作需要持证上岗,焊工是属于准入类的工种,在技能人员职业资格中,81项工种里准入类的只有五项,焊工就是其中一项,而实际情况确实大部分的行业从业人士都是无证操作。随着技术的不断规范以及行业的相关要求,越来越多的人都想考一个电焊证,考证的优势还是非常大的,首先持证和非持证的薪资待遇相差很大,往往能够达到多出一倍或者更高的级别。因此,关于短期焊工培训的问题自然而然地成为了从业人员都比较关心的问题。焊接作为工业“裁缝”是工业生产中非常重要的加工手段,焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响,那么,焊接技术未来的发展究竟如何呢?行业前景随着生产的发展,焊接广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门,在中国的经济发展中,焊接技术是一种不可缺少的加工手段。进入二十一世纪后,焊接是制造业中的一个重要组成部分,并且发展迅速,因此给焊接产业带来了前所未有的发展机遇,水电焊、氩弧焊、数控等技术类工种在就业日趋艰难的大形势下仍是一枝独秀。目前我国每年消耗钢材3亿吨(焊接结构约1.2吨),需要焊机约75万台,焊接行业将在今后8~10年会持续保持增长,市场上很多优秀的焊工月薪都过万,薪资也十分可观。

对超细晶粒钢在焊接热循环作用下晶粒长大和组织、性能变化的规律进行了研究。400MPa级钢由于不存在第Ⅱ相粒子对晶粒长大的钉扎作用,晶粒长大趋势明显,焊接热输入越大,长大程度越严重。无论是焊接热模拟试件还是焊接接头硬度测试均表明HAZ不存在软化问题,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。HAZ粗晶区有较多的侧板条铁素体,但缺口冲击功未显示热影响区的冲机韧性低于母材,尽管试件断口分析说明粗晶区的韧性低于母材。 关键词:超细晶粒钢:焊接:晶粒长大:粗织 中图分类号:TG401 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2001)06-01-03 0序言 在国家重大规划基础研究项目"新一代钢铁材料重大基础研究"中,将通过晶粒超细化实现钢材强度韧性提高一倍的目标。对于超细晶粒钢而言,热影响区(HAZ)晶粒粗化导致的性能恶化及不适当焊接热输入导致的HAZ软化将是最主要的问题。研究焊接热循环对母材组织、性能的影响规律及研究适合超细晶粒钢的新型焊接技术和工艺是非常必要的。 日本在其"超级钢"规划中,将超级钢焊接技术作为三个研究主题之一,在800MPa级高强度课题中更将焊接置于极其重要的位置[1,2]。韩国在新世纪高性能结构钢中也非常重视超细晶粒钢的焊接问题[3],为使焊接接头具有90%以上的母材性能(强度、韧性),从焊接技术、焊接材料和焊接工艺三个方向全面开展工作。 作者对超细晶粒钢焊接热影响区晶粒长大规律进行了初步的研究,进行了脉冲MAG、激光焊等方法对超细晶粒钢的适应性研究,以及利用焊后特殊处理技术提高焊接接头性能的探索性研究工作。 1 试验用超细晶粒钢及试验研究 试验用材为400MPa级课题组在宝钢轧制的SS400热轧钢板,该材料的研究目标是通过晶粒细化使屈服强度提高一倍,板厚3mm,其化学成分和力学性能如表1和表2所示。材料的原始铁素体尺寸为6~8μm。 在本研究中,用焊接热模拟试验研究了焊接热影响区的晶粒长大规律,研究了400MPa级超细晶粒钢的脉冲MAG焊接适应性、热影响区组织及焊接接头力学性能。 2 超细晶粒钢的HAZ晶粒长大趋势和组织及性能 为研究焊接热循环对超细晶粒钢的影响,利用Gleeble-1500焊接热模拟试验机对试验材料进行了焊接热模拟试验,试验设计如下。 (1) 加热峰值温度固定Tp=1350℃改变冷却速度t8/5从3~24S,模拟在不同焊接热输入条件下热影响区粗晶区的组织和性能。 (2) 冷却速度固定t8/5=5s,改变峰值温度Tp从1400~650℃,模拟在同一焊接热输入条件下,焊接热影响区不同部位的组织和性能。 焊接热模拟试验结果如图1所示。图1a为焊接热输入对粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸的影响,在峰值温度为1350℃时,随着t8/5逐渐增加,即随着焊接热输入的增加,热影响区粗晶区的原奥氏体粒径不断增加,当t8/5为20s时,奥氏体粒径达到170μm,这说明超细晶粒钢焊接热影响区晶粒长大倾向严重,奥氏体粒径受t8/5的影响很大,在条件允许的情况下,应尽可能采用低热输入焊接,加快焊接冷却速率。图1b为t8/5=5s时峰值温度对原始奥氏体晶粒尺寸的影响,当Tp介于1100~1200℃时,奥氏体粒径明显开始粗化,可把这个温度区间作为SS400钢的粗化温度。当Tp>1350℃时,奥氏体晶粒不再继续粗化,而奥氏体晶粒有所减小,这有可能是因为在奥氏体晶界局部熔化导致晶粒尺寸有所减小。图1c、d为显微硬度测量结果。由上面图表的数据可以得出:随着t8/5增加,热影响区粗晶区的硬度逐渐降低并趋于平稳,当t8/5=3s时,硬度最大。当t8/5=5s时,随着峰值温度Tp的升高,其显微硬度逐渐增加,当Tp=1400℃时,其硬度达到最大。经t8/5=5s,不同峰值温度的焊接热模拟后,SS400钢的整个热影响区硬度都不低于母材,于是可以预言:当t8/5时,SS400钢的热影响区不会出现软化现象。 Fig.1 Welding thermal simulation test results 因超细晶粒钢主要是在形变条件下获取细晶的,不能通过热处理手段来恢复,所以焊后HAZ会出现软化,尤其当高热输入时,就更加明显。不过这种局部软化对接头整体强度的影响是受其它因素控制的,如局部软化区的宽度、板厚和焊缝强度匹配等因素。三种规范下的SS400接头拉伸均断在母材,说明至少当t8/5<10s时,SS400钢接头中的HAZ不存在软化问题。从接头的硬度分布(图2)也可看出SS400钢5号接头的热影响区不存在软化问题,这一点与焊接热模拟试验结果一致。

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人术语标准的定义,工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator),具有三个或更多可编程的轴,用于工业自动化领域。为了适应不同的用途,机器人最后一个轴的机械接口,通常是一个连接法兰,可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的,使之能进行焊接,切割或热喷涂。 随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展,自动弧焊机器人工作站, 从60年代开始用于生产以来,其技术已日益成熟,主要有以下优点: 1)稳定和提高焊接质量; 2)提高劳动生产率; 3)改善工人劳动强度,可在有害环境下工作; 4)降低了对工人操作技术的要求; 5)缩短了产品改型换代的准备周期,减少相应的设备投资。 因此,在各行各业已得到了广泛的应用。[编辑本段]焊接机器人的组成 焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源,(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。焊接机器人的主要结构形式及性能 世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人,绝大部分有6个轴。其中,1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置,而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式:一种为平行四边形结构,一种为侧置式(摆式)结构,如图2a、b所示。侧置式(摆式)结构的主要优点是上、下臂的活动范围大,使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此,这种机器人可倒挂在机架上工作,以节省占地面积,方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人,2、3轴为悬臂结构,降低机器人的刚度,一般适用于负载较小的机器人,用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小(局限于机器人的前部),难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人(平行机器人),已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部,又没有测置式机器人的刚度问题,从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人(负载100~150kg)大多选用平行四边形结构形式的机器人。 上述两种机器人各个轴都是作回转运动,故采用伺取电机通过摆线针轮(RV)减速器(1~3轴)及谐波减速器(1~6轴)驱动。在80年代中期以前,对于电驱动的机器人都是用直流伺服电机,而80年代后期以来,各国先后改用交流伺服电机。由于交流电机没有碳刷,动特性好,使新型机器人不仅事故率低,而且免维修时间大为增长,加(减)速度也快。一些负载16kg以下的新的轻型机器人其工具中心点(TCP)的最高运动速度可达3m/s以上,定位准确,振动小。同时,机器人的控制柜也改用32位的微机和新的算法,使之具有自行优化路径的功能,运行轨迹更加贴近示教的轨迹。点焊机器人的特点 (1)点焊机器人的基本功能 点焊对所用的机器人的要求是不很高的。因为点焊只需点位控制,至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求。这也是机器人最早只能用于点焊的原因。点焊用机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点与点之间移位时速度要快捷,动作要平稳,定位要准确,以减少移位的时间,提高工作效率。点焊机器人需要有多大的负载能力,取决于所用的焊钳形式。对于用与变压器分离的焊钳,30~45kg负载的机器人就足够了。但是,这种焊钳一方面由于二次电缆线长,电能损耗大,也不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接;另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动,电缆的损坏较快。因此,目前逐渐增多采用一体式焊钳。这种焊钳连同变压器质量在70kg左右。考虑到机器人要有足够的负载能力,能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接,一般都选用100~150kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求。新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能。这对电机的性能,微机的运算速度和算法都提出更高的要求。 (2)点焊机器人的焊接装备 点焊机器人的焊接装备,由于采用了一体化焊钳,焊接变压器装在焊钳后面,所以变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流,而对于容量较大的变压器,已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600~700Hz交流,使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600~700Hz交流电焊接,也可以再进行二次整流,用直流电焊接。焊接参数由定时器调节,参见图1b。新型定时器已经微机化,因此机器人控制柜可以直接控制定时器,无需另配接口。点焊机器人的焊钳,通常用气动的焊钳,气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程。而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的。近年来出现一种新的电伺服点焊钳,如图4所示。焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动,码盘反馈,使这种焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置。而且电极间的压紧力也可以无级调节。这种新的电伺服点焊钳具有如下优点: 1)每个焊点的焊接周期可大幅度降低,因为焊钳的张开程度是由机器人精确控制的,机器人在点与点之间的移动过程、焊钳就可以开始闭合;而焊完一点后,焊钳一边张开,机器人就可以一边位移,不必等机器人到位后焊钳才闭会或焊钳完全张开后机器人再移动; 2)焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整,只要不发生碰撞或干涉尽可能减少张开度,以节省焊钳开度,以节省焊钳开合所占的时间。 3)焊钳闭合加压时,不仅压力大小可以调节,而且在闭合时两电极是轻轻闭合,减少撞击变形和噪声。弧焊机器人的特点 (1)弧焊机器人的基本功能 弧焊过程比点焊过程要复杂得多,工具中心点(TCP),也就是焊丝端头的运动轨迹、焊枪姿态、焊接参数都要求精确控制。所以,弧焊用机器人除了前面所述的一般功能外,还必须具备一些适合弧焊要求的功能。 虽然从理论上讲,有5个轴的机器人就可以用于电弧焊,但是对复杂形状的焊缝,用5个轴的机器人会有困难。因此,除非焊缝比较简单,否则应尽量选用6轴机器人。 弧焊机器人除前面图2提及的在作“之”字形拐角焊或小直径圆焊缝焊接时,其轨迹应能贴近示教的轨迹之外,还应具备不同摆动样式的软件功能,供编程时选用,以便作摆动焊,而且摆动在每一周期中的停顿点处,机器人也应自动停止向前运动,以满足工艺要求。此外,还应有接触寻位、自动寻找焊缝起点位置、电弧跟踪及自动再引弧功能等。 (2)弧焊机器人用的焊接设备 弧焊机器人多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,而焊接电源多为模拟控制,所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。近年来,国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备,这些焊接设备内已经播人相应的接口板、所以在图1a中的弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出,在弧焊机器人工作周期中电弧时间所占的比例较大,因此在选择焊接电源时,一般应按持续率100%来确定电源的容量。 送丝机构可以装在机器人的上臂上,也可以放在机器人之外,前者焊枪到送丝机之间的软管较短,有利于保持送丝的稳定性,而后者软管校长,当机器人把焊枪送到某些位置,使软管处于多弯曲状态,会严重影响送丝的质量。所以送丝机的安装方式一定要考虑保证送丝稳定性的问题。焊接机器人的应用 1. 焊接机器人工作站(单元) 如果工件在整个焊接过程中无需变位,就可以用夹具把工件定位在工作台面上,这种系统既是最简单不过的了。但在实际生产中,更多的工件在焊接时需要变位,使焊缝处在较好的位置(姿态)下焊接。对于这种情况,变位机与机器人可以是分别运动,即变位机变位后机器人再焊接;也可以是同时运动,即变位机一边变位,机器人一边焊接,也就是常说的变位机与机器人协调运动。这时变位机的运动及机器人的运动复合,使焊枪相对于工件的运动既能满足焊缝轨迹又能满足焊接速度及焊枪姿态的要求。实际上这时变位机的轴已成为机器人的组成部分,这种焊接机器人系统可以多达7-20个轴,或更多。最新的机器人控制柜可以是两台机器人的组合作12个轴协调运动。其中一台是焊接机器人、另一台是搬运机器人作变位机用。 对焊接机器人工作站进一步细分,可得以下四种: 1.1 箱体焊接机器人工作站是专门针对箱柜行业中,生产量大,焊接质量及尺寸要求高的箱体焊接开发的机器人工作站专用装备。 箱体焊接机器人工作站由弧焊机器人、焊接电源、焊枪送丝机构、回转双工位变位机、工装夹具和控制系统组成。该工作站适用于各式箱体类工件的焊接,在同一工作站内通过使用不停的夹具可实现多品种的箱体自动焊接,焊接的相对位置高。由于采用双工位变位机,焊接的同时,其他工位可拆装工件,极大的提高了焊接效率。由于采用了MIG脉冲过渡或CMT冷金属过渡焊接工艺方式进行焊接,使焊接过程中热输入量大大减少,保证产品焊接后不变形,通过调整焊接规范和机器人焊接姿态,保证产品焊缝质量好,焊缝美观,特别对于密封性要求高的不锈钢气室,焊接后保证气室气体不泄露。通过设置控制系统中的品种选择参数并更换工作夹具,可实现多个品种箱体的自动焊接。 用不同工作范围的弧焊机器人和相应尺寸的变位机,工作站可以满足焊缝长度在2000mm左右的各类箱体的焊接要求。焊接速度3-10mm/s,根据箱体基本材料,焊接工艺采用不同类型的气体保护焊。该工作站还广泛用于电力、电气、机械、汽车等行业。 1.2 不锈钢气室机器人柔性激光焊接加工设备是针对不锈钢焊接变形量比较大,密封性要求高的箱体类工件焊接开发的的柔性机器人激光焊接加工设备。 该加工设备是由机器人、激光发生器机组、水冷却机组、激光扫描跟踪系统、柔性变位机、工装夹具、安全护栏、吸尘装置和控制系统等组成,通过设置控制系统中的品种选择参数并更换工装夹具,可实现多个品种的不锈钢气室类工件的自动焊接。 1.3 轴类焊接机器人工作站是专门针对低压电器行业中万能式断路器中的转轴焊接开发的专用设备,推出了一套专用的转轴焊接机器人工作站。 轴类焊接机器人工作站由弧焊机器人、焊接电源、焊枪送丝机构、回转双工位变位机、工装夹具和控制系统组成。该工作站用于以转轴为基体(上置若干悬臂)的各类工件的焊接,在同一工作站内通过使用不同的夹具可实现多品种的转轴自动焊接。焊接的现对位置精度很高。由于采用双工位变位机,焊接的同时,其他工位可拆装工件,极大的提高了效率。 技术指标:转轴直径:Ф10-50mm,长度300-900mm,焊接速度3-5mm/s,焊接工艺采用MAG混合气体保护焊,变位机回转,变位精度达0.05mm。 广泛应用于高质量、高精度的以转轴的各类工件焊接,适用于电力、电气、机械、汽车等行业。如果采用手工电弧焊进行转轴焊接,工人劳动强度极大,产品的一致性差,生产效率低,仅为2-3件/小时。采用自动焊接工作站后,产量可达到15-20件/小时,焊接质量和产品的一致性也大幅度的提高。 轴类焊接机器人工作站 低压电器转轴 1.4 机器人焊接螺柱工作站 机器人焊接螺柱工作站针对复杂零件上具有不同规格螺柱采用机器人将螺柱焊接到工件上。该工作站主要由机器人、螺柱焊接电源、自动送钉机、机器人自动螺柱焊枪、变位机、工装夹具、自动换枪装置、自动检测软件、控制系统和安全护栏等组成,通过自动送钉机将螺柱送到机器人自动焊枪里面,通过编程将机器人在工件上示教的路径,将不同规格的螺柱焊接到工件上。可以采用储能焊接或拉弧焊接将螺柱牢牢的焊接到工件上,保证焊接精度和焊接强度。焊接效率大约3-10个/分钟,螺柱规格:直径3-8mm,长度:5-40mm。 2. 焊接机器人生产线 焊接机器人生产线比较简单的是把多台工作站(单元)用工件输送线连接起来组成一条生产线。这种生产线仍然保持单站的特点,即每个站只能用选定的工件夹具及焊接机器人的程序来焊接预定的工件,在更改夹具及程序之前的一段时间内,这条线是不能焊其他工件的。 另一种是焊接柔性生产线(FMS-W)。柔性线也是由多个站组成,不同的是被焊工件都装卡在统一形式的托盘上,而托盘可以与线上任何一个站的变位机相配合并被自动卡紧。焊接机器人系统首先对托盘的编号或工件进行识别,自动调出焊接这种工件的程序进行焊接。这样每一个站无需作任何调整就可以焊接不同的工件。焊接柔性线一般有一个轨道子母车,子母车可以自动将点固好的工件从存放工位取出,再送到有空位的焊接机器人工作站的变位机上。也可以从工作站上把焊好的工件取下,送到成品件流出位置。整个柔性焊接生产线由一台调度计算机控制。因此,只要白天装配好足够多的工件,并放到存放工位上,夜间就可以实现无人或少人生产了。 工厂选用哪种自动化焊接生产形式,必须根据工厂的实际情况及素要而定。焊接专机适合批量大,改型慢的产品,而且工件的焊缝数量较少、较长,形状规矩(直线、圆形)的情况;焊接机器人系统一般适合中、小批量生产,被焊工件的焊缝可以短而多,形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多,每批数量又很少的情况,目前国外企业正在大力推广无(少)库存,按订单生产(JIT)的管理方式,在这种情况下采用柔性焊接线是比较合适的。焊接机器人在汽车生产中应用 焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业,汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接,尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量,因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司最近推出一种高度低的点焊机器人,用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起,共同对车体上部进行加工,从而缩短了整个焊接生产线长度。国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件,主要构件采用冲压焊接,板厚平均为1.5~4mm,焊接主要以搭接、角接接头形式为主,焊接质量要求相当高,其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后,大大提高了焊接件的外观和内在质量,并保证了质量的稳定性和降低劳动强度,改善了劳动环境。

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优秀超声波焊接论文参考文献

超声波应用范围很广。但目前较成熟的有:1:超声波水下测距军民用技术都很成熟。、2:超声波探伤,目前工程应用广泛,金属结构、钢结构与混凝土领域等。3:超声波清洗,除垢,粉碎(医疗体外碎石等),雾化等。

超声波焊接是利用超声波频率(超过20000赫兹)的机械振动能量,连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法。这是我为大家整理的超声波焊接技术论文,仅供参考!

超声波焊接的研究与展望

摘要:超声波焊接的节能、环保、操作方便等突出优点,越来越受到人们的重视。超声波焊接已广泛应用在众多领域。本文简单介绍了超声波焊接的基本原理。概述了超声波焊接的国内发展现状,并对超声波焊接的发展做了展望。

关键词:超声波 焊接 研究现状

0 引言

1950年美国人发明了超声波焊接技术,该技术作为特种连接技术,在工业生产中得到广泛应用。另外,超声波焊接技术还广泛应用于电子工业、电器制造、新材料的装备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术等方面。超声波焊接的优点主要表现为:节能、环保、操作方便,这种技术对我国建设资源节约型、环境友好型的社会起着很大的促进作用。

1 超声波焊接原理及特点[1]

超声波焊接作为一种特殊焊接方法,通常情况下是指利用超声波频率(大于16KHZ)的机械振动能量,将同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等进行连接。通过超声波对金属进行焊接时,一方面不需要向工件输送电流,另一方面没有将高温热源引入工件,在焊接过程中,在静压力的作用下,将弹性震动能量转变为工件间的摩擦功、形变能,以及有限的温升等。在母材不发生熔化的情况下,实现接头间的冶金结合,因此,超声波焊接属于固态焊接。

工频电流在超声波发生器的作用下,进一步转变为超声波频率(15~16KHZ)d的振荡电流。通过磁致收缩效应,换能器将电磁能转换成弹性机械振动能。放大器的作用是对振幅进行放大,同时借助耦合杆和上声极与并工件进行耦合。如果换能器、放大器、耦合杆和上声极的自振频率相互一致,在这种情况下,系统将会产生谐振,从而将弹性振动能传递给静压力F的工件。两种薄材工件通过此种能量之间的转换被粘接在一起。

2 国内研究现状

2.1 超声波金属焊接的研究现状

崔岩[2]研究超声波焊在坦克铝件焊修中的应用,对铝及铝合金的焊接性进行了详尽的分析,认为保证焊点质量稳定的重要因素是谐振频率的精度。在超声波焊接过程中,由于机械负荷是多变的,失谐现象会随机出现,进而使得焊点质量不稳定。根据超声波焊的特点,制订相应的焊接规范。大量实验证明:通过超声波对铝及铝合金进行焊接,金属表面致密的氧化膜可以有效地去除,进而保证了焊接质量。

华南理工大学杨圣文等人[3]推导了铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接接头区域理论区域温度公式,并利用人工热电偶法测得焊接区域温度,分析了实测温度偏差产生的原因,结合焊接接头的扫描电镜(SEW)图片进行对比分析,研究了铜片-铜管超声波焊接接头的形成机理。结果表明:超声波焊接是基于接头区域微齿顶端处高温、纯净金属发生塑性变形后表面充分贴合两个因素基础上的金属键合和机械嵌合而形成接头的物理冶金过程。

南京航空航天大学机电学院的张秋峰[4]研究了1Cr18Ni9Ti与TC4异种金属的固态扩散焊接工艺,在现有的基础上采用超声波加载固态扩散焊的工艺。金相试验分析结果表明:采用超声波加载扩散焊接工艺,使不锈钢和钛形成了良好的连接。

哈尔滨工业大学的闫久春、孙小磊[5]等,在敞开环境下研究了一种适合复杂结构,并且能够进行可靠连接的“超声波振动辅助钎焊技术”原理,同时对铝基复合材料、铝合金、陶瓷/铝、玻璃/铝焊接的初步试验结果进行了描述。焊接结果表明:在钎焊过程中,通过施加适当的超声波振动,母材表面氧化膜可以有效地去除,进一步促进了母材与钎料的润湿。在低温、大气环境下,获得了具备微观组织结构和力学性能良好的连接接头。

南昌大学的朱政强等人[6]用电子背散射衍射(EBSD)方法来研究超声波焊接下铝合金AA6061的微观组织变化,从微观角度里加深对超声波金属焊接的理解。通过实验,得到原始铝箔和焊接后铝箔的品粒取向差分布图。通过分析品粒取向、晶粒结构和晶界特征了解超声波焊接对铝合金组织和结构的影响。

2.2 超声波非金属焊接的研究现状

郭毓峰[7]对12μm聚对笨二甲酸乙二醇酯(PET)/30μm聚乙烯(PE)薄膜超声波焊接工艺进行了研究,发现焊接振幅在2-10μm,对焊接接头热合强度的影响不大;在焊接振幅4-7μm出现了焊接接头的热合强度最大值。焊接接头的热合强度随着焊接时间的延长和焊接压力的增大表现出先增大后减小的变化规律。通过对不同工艺参数下焊接区域的结晶程度进行分析,其结果显示,接头的结晶程度影响着PET/PE薄膜焊接接头热合强度,焊接区域试样的结晶程度随着焊接时间、焊接振幅、焊接压力增加先减小后增大,焊接接头的热合强度先升高后降低。

赵钢[8]等人研究超声波焊接在汽车传感器封装中的应用。讲述了通过对材料、焊接方法的选择和焊口及工装设计与制造过程设计,来实现汽车传感器封装的方法。

赵仕彬[9]研究了超声波焊接在连接器中的应用。简明扼要地介绍了超声波焊接的原理,结合面的设计方法、设计要点,以及在连接器中的具体应用和使用范围。

西北工业大学的聂中明[10]研究了高电阻CdZnTe半导体(简称CZT)接触电极与引线的超声波焊接。认为:CZT晶片经机械抛光表面处理后,通过离子溅射法制备的金电极与外引线间具有较高的超声波焊合率,能获得最佳焊点质量的电极厚度为180nm。此外,确定CZT接触电极制备工艺后,楔入压力成为影响CZT接触电极与引线超声波焊接质量的主要因素,焊接功率则为次要因素。

3 总结

目前,对超声波金属的焊接机理认识不足,超声金属焊接作为一种固相焊接方法,或者说是金属间的“键合”过程,在焊接过程中,是否无金属熔化还有待进一步研究。还有在材料焊接中应用超声波,虽然焊接效果比较好,但是对于由超声波发生器、声学系统与机械系统相结合的整个系统来说,在稳定性、可操作性、可靠性等方面依然存在问题,所以声学系统的设计,以及声学系统与试件之间的连接方式等都非常重要。另外,从微观力学的角度研究超声波振动对晶粒和织构的影响也是未来研究的重要方向。

参考文献:

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[2]崔岩.超声波焊在坦克铝件维修中的应用[J].工业技术经济,2000,19(3):114-116.

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超声波焊接技术在工业产品设计中的应用探索

【摘 要】本文通过对超声波焊接技术原理的阐述及对超声波影响因素的探究,分析超声波焊接技术的优劣,结合笔者的设计实践,探索超声波焊接技术的发展,抛砖引玉,就基于超声波焊接技术未来的应用领域进行探索。

【关键词】超声波;焊接技术;工业产品

Ultra-sonic Welding Technology in the Application of Industrial Product Design’s Exploration

HE Jun-hua1 MA Wen-juan2 LV Shuang-shuang3 WENG Mao-hong1 GUAN Jun1 GONG Yun1

(1.School of Engineering, Zhejiang A&F University, Lin’an Zhejiang, 311300, China;

2.School of Agricultural and Food Science, Zhejiang A&F University, Lin’an Zhejiang, 311300, China;

3.School of Landscape Architecture and Architecture, Zhejiang A&F University, Lin’an Zhejiang, 311300, China)

【Abstract】The article through to the illustration of the principle of ultra-sonic welding and the affecting factors of ultra-sonic probe, analyseing the advantages and disadvantages of ultra-sonic welding technology, combined with the author’s design practice, explore the development of ultrasonic welding technology, topic and is based on the exploration on the application felid of ultra-sonic welding technology in the future.

【Key words】Ultra-sonic; Welding technology; Industrial product

在工业产品制作中,经常会用到一些工业材料,像塑料、金属、木材等一些其他工业材料。在日常生活中我们经常会看到某件产品不只用一种材料来制作;我们也经常看到一件产品由多个部分组成、并且各部分之间还会产生空隙,这不仅会影响产品的质量,还会影响产品的美观度。这就要求把它们彼此之间焊接起来。随着技术的发展,人们对焊接技术的要求越来越高,目前传统的焊接技术不但成本较高,而且焊接的质量不高,往往会产生细小的缝隙。因此人们希望运用新的焊接技术来提高产品的质量。

1943年,在总结前人理论和实践的基础上,美国的Behl发明了超声波焊,从此推动了超声波焊接技术的发展。由于超声波焊接技术具有节能、无须装配散烟散热装置、焊接时无须焊接附件、成本低、效率高、密封性好、易实现自动化生产等优点,超声波焊接技术发展的越来越快。

1 超声波焊接技术在工业产品中的应用现状

像在航空航天、核能工业、电子工业等这样一些精度要求很高的工业产品领域中,使用传统的焊接技术很难达到技术要求,而且成本高、效率低。目前,超声波焊接技术在各行各业都有广泛的应用,像医疗机械、包装、五金等行业;能焊接的产品也很多,像汽车零部件、光学镜头、U盘等。

2 超声波焊接技术的原理和特点

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,因此能量大。超声波焊接是利用超声波频率(超过20000赫兹)的机械振动能量,连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法[1]。超声波作用于热塑性的塑胶表面时,会产生每秒上万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声波能量传到焊区,又由于焊区即两个焊接的交界面处声阻比较大,因此会产生局部高温。又由于塑料制品导热性差,一时还不能及时散发出聚集的能量,因此能量就会聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定的压力后,就会使其融合成为一体。当超声波停止作用后,让压力再持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,从而达到焊接的目的。在对金属进行超声波焊接时,既不向工件输送电流也不向工件施以高温热源,只是在静压力作用之下,将弹性振动能量转变为工件界面间的摩擦功、形变能及有限的温升,使得焊接区域的金属原子被瞬间激活,两相界面处的分子相互渗透,最终实现金属焊件的固态连接。其焊接原理示意图如图1所示[2]。

2.1 超声波焊接技术的优点

与传统焊接技术相比较,超声波焊接技术有如下优点:(1)焊接速度快、焊接精度高、焊接焊点强度高;(2)焊接范围广、稳定性好、被焊接后的工件变形很小;(3)焊接物表面清洁美观、平整光滑;(4)焊接时,不需添加焊接剂,对被加工物不产生污染、不产生有害气体,因此是一种环保的焊接方法;(5)焊接时,只需提供较小的动力即可进行焊接,耗能低;(6)操作简单、成本低、效率高、密封性好。

图1 超声波金属焊接原理示意图

2.2 超声波焊接技术的缺点

尽管超声波焊接技术有很多的优点,但也存在不足之处,因此不得不加以重视。超声波焊接技术有如下缺点:(1)对超声波焊接机理的认识还不够全面;(2)对金属进行焊接时,焊件不能太厚;(3)对超声波焊接技术的影响因素比较多,不易进行把握分析和总结;(4)制造一些大功率的超声波焊接机成本高、而且比较困难;(5)对焊接好后的工件进行焊接处质量检测比较困难,因此给大批量生产带来阻碍。 3 影响超声波焊接质量的因素

虽然超声波焊接技术有众多优点,但其焊接质量与熔融量、材料的材质等因素有关,概括起来主要包括以下几方面的因素,如图2所示。

图2 影响超声波焊接质量的因素

(1)焊接材料的材质:一般来说焊接质量与材料的物性和材料的改性有关。材料的物性包括材料的弹性模量、摩擦系数、热导率、熔点等。物件的焊接质量与材料的弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其密度、熔点成反比。材料的改性指的是在适宜的工艺条件下加入一些填料以改善材料的原有性能,使其满足客户的使用要求。在适宜的工艺条件下加入一些性能相近的材料,可以提高焊接接头强度。

(2)焊头与焊件的接触面:焊接面的清洁度、材料表面的粗糙度会影响焊件的焊接质量。增加材料的表面粗糙度可以提高焊接质量;焊接面的清洁度越高,焊接质量也越高。

(3)其他因素:焊接技术的工艺参数、焊接件的结构、连接形式、焊接时的熔融量、超声波的功率等。为达到最佳的焊接效果,在产品研发阶段,要对这些因素进行综合考虑。

4 超声波焊接技术在工业产品设计中的应用案例

正如以上所述,基于超声波焊接技术的产品研发,先要进行综合考虑影响焊接质量的因素,然后结合产品的市场前景,产品的成本,生产技术要求等条件,合理生产设计要素。

下面仅就一个设计案例――美国苹果公司发明的超声波塑料与金属焊接专利技术进行解读,从实践的角度来理解超声波焊接技术在实际中的应用。原有技术的不足:在还没有发明这项专利技术之前,所有的便携式设备(如手机)不能将金属与塑料进行融合,因此某些部件不能用塑料部件来代替,这样生产出来的手机不仅厚重、外形呆板而且缺少个性,设计上也不够自由、缺少灵活性。并且制作成本高、操作复杂、使用不方便,按键操作过多时,会接触不灵。解决案例:采用全新的超声波塑料与金属焊接技术,在手机内部某些部件使用塑料材质,减轻了手机的重量的同时也减少了金属的使用量。在壳体方面采用一次成型工艺,使外壳更加简约、流畅,操作简单,设计灵活,给人一种高端、大气的感觉。先进的超声波焊接技术一般还要使用多种材料融合的技术工艺,设计更加的自由和灵活,设计线条采用极简主义的风格,色彩上运用浅色,给人轻松、愉悦的感觉。在结构上更符合超声波焊接工作原理,使焊接质量更佳。

5 针对超声波焊接技术应用的案例得出的结论和展望

通过这次调研,作者通过对超声波焊接技术的了解,对超声波焊接技术应用进行研究,由于条件有限,在调查研究过程中还有不足之处,在此将在调研过程中涉及到的问题及解决办法总结一下,为后面进一步研究做铺垫。针对焊接质量的问题,我们得出在焊接时应保持接触面清洁和材料表面的粗糙度。要了解用户需求,针对特定的用户进行设计,设计出多种不同的外观形态,为不同的客户量身打造;在设计时还应该考虑情趣化的问题,设计出更加有情趣化的产品,营造轻松愉悦的环境。针对超声波焊接技术在产品设计中的展望,作者经过探索发现可以在工作时增加音乐播放功能,使焊接过程轻松、愉快。未来的超声波焊接技术也将更加的人性化。

【参考文献】

[1]关长石,费玉石.超声波焊接原理与实践[J].机械设计与制造,2004(6).

[2]朱政强,吴宗辉,范静辉.超声波金属焊接的研究现状与展望[J].焊接技术,2010,39(12).

焊接的论文题目

论焊接的职业素养及技术

论高层建筑钢焊接的施工质量管理 摘要:文章分析了高层建筑钢结构焊接施工的主要特点及影响焊接质量的主要因素,指出了高层建筑钢结构安装焊接施工的难点,结合笔者多年的工作经验,提出控制焊接质量的主要措施。 关键词:高层建筑;焊接;质量管理;质量控制在我国(超)高层建筑中,由于钢结构有较多优点,越来越普遍地采用,可以预计将来在50层以上的建筑中各种形式的钢结构将成为主导结构。钢结构工程涉及面广、技术难度大,钢结构技术已成为建筑业10项新技术加以推广应用。其中焊接技术是其关键的施工技术之一,焊接质量常常是施工质量控制的关键和难点。本文分析高层建筑钢结构焊接施工的特点及影响焊接质量的主要因素,提出了控制焊接质量的主要措施。1、高层建筑钢结构安装焊接施工的主要特点及难点1.1焊接施工主要特点1.1.1高空作业;1.1.2露天作业;1.1.3施工作业周期较长;1.1.4广泛采用高强合金钢材。如中国16Mn,日本SM41,SM50,SM53,美国A36,A572等;1.1.5大量使用厚板及超厚板结构;1.1.6除采用传统的焊接手工电弧焊外,广泛采用CO2气体保护半自动焊,20CO2+80%Ar:的混合气体保护半自动焊,自保护药芯焊丝焊接,自动焊;1.1.7焊接质量要求高,一般均采用半熔透及全熔透焊缝。1.2焊接施工主要难点上述特点给焊接施工带来了系列的困难,主要有:1.2.1作业环境风大;1.2.2温度和湿度变化大,甚至有雨雪威胁,低温焊接施工等;1.2.3焊接工作量大,焊接返修困难;1.2.4辅助作业工作量大;1.2.5焊接自由空间受到限制;1.2.6与其它工种配合交叉作业量大(如吊装、高强螺栓连接施工等);1.2.7焊接裂缝倾向较严重,部分厚板结构有层状的撕裂倾向;1.2.8焊接变形量大。此外,由于高层建筑钢结构在我国发展时间不长,目前,国内专门针对高层建筑钢结构设计、施工的标准尚不完善,常常是采用国外设计、国外材料、国外总承包施工、采用国外标准,造成焊接质量控制缺乏统一的标准,这些都给焊接施工质量控制带来了困难。2、焊接质量控制的主要措施根据对上述影响焊接质量因素的分析,结合工程实际,其质量控制的主要措施为:2.1制定焊接施工计划应根据现场钢结构安装的实际情况和技术要求,进行技术经济分析,制定切实可行的焊接施工计划。计划应包括并应确认以下主要项目。2.1.1方法、材料、人员管理焊接条件;焊接方法;使用钢材(复验);焊接材料及其管理;焊工培训、考试及管理;质量控制机构;质量控制制度;防护措施;安全措施。2.1.2加工。坡口要领;坡口加工要领;引弧板安装要领;组装及焊接顺序。2.1.3组装。预热要领;引弧板处理;定位焊要领;清根要领;焊缝及加工要领;后热要领;产生不良时的矫正要领;焊缝返修要领。2.1.4检查。外观检查标准、方法、要领;无损检查方法、标准、要领。2.2焊前准备质量控制焊接前进行认真的准备。“焊前准备好了等于已焊接了一半!”焊接前须对以下项目进行确认。2.2.1环境。作业环境;焊接环境;安全卫生注意事项。2.2.2材料及器具。电源容量;焊接材料种类及组合;焊接材料状态;使用器具状态。2.2.3加工拼装。坡口形状;坡口尺寸;根部间隙;错边;背面垫板的安装状态;定位焊;引弧板的安装状态。2.2.4其它。焊接坡口表面的清理和加工;预热。2.3焊接过程中质量控制焊接过程中施焊人员应严格按焊接计划书要求及焊接工艺指导书执行,严肃工艺纪律,对以下项目进行确认。焊接顺序;焊接电源;电弧电压;焊接速度;运条方法;焊缝的设置方法;电弧的位置;前层的焊缝状态;清根;层间温度;焊条或焊丝直径的选择;后热、保温。2.4焊后质量控制焊接后,应按设计要求、有关标准对焊缝进行严格检查,对焊缝外观、尺寸、表面及内部缺陷进行确认,其主要项目有:2.4.1外观及表面缺陷。焊缝表面规整与否;压坑;焊瘤;悬垂物;咬边;火口状态;表面气孔;表面裂纹。2.4.2尺寸。余高尺寸;焊接长度;角焊焊脚长度,补强角焊的大小;角焊的不等脚长。2.4.3内部缺陷。裂纹;未熔合;未焊透;夹渣;气孔。2.4.4处理。引弧板的处理;飞溅物清除合格与否;端部周边焊;焊缝返修。

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