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第一章 冷库工程施工方案第一节、 工程内容工程内容主要有:各种冷库工程设备设施耗材辅料采购、库体安装、内外机吊装、铺设连接管路、管路保温、排水管安装、线路架设连接、控制系统安装、内、外机电源线接线及系统调试。冷库机组所需的动力电源即电缆引入未计入本安装范围,冷库及机组基础由土建配合并施工,我方负责相关配电参数及图纸的提供。第二节、 主要施工方法及技术要求一、安装工程总程序人力组织、机具进场、会审图纸及技术交底、材料采购进场支托架制作、库体拼接接、隔墙穿孔、排水管线安装、支托架安装、焊接安装主管线、主管线保温、分歧管焊接、管线保温、控制线敷设、室内机组固定及接口、室外机组吊架固定及接口、管道系统的吹污、试压、排水管试漏、系统抽真空、系统充氟、试机调试、运行、系统最后整理、验收二、安装要点及技术要求:1. 隔墙穿孔及处理: 由于系统管线和排水要求需穿越库体和墙面,应核准应开洞孔的位置及尺寸,无误后在要打洞孔的墙板上标出所开洞孔的大小,墙面穿孔必须征得现场土建技术人员意见对建筑物结构无影响后才能去进行穿孔作业。管线过墙洞,采用电锤穿孔。若不适宜电锤穿孔的墙壁在征得业主同意后方可用其它方式穿孔。孔的大小以可以穿过管线(含保温层)为准,管线穿过墙体处应设钢套管,管路的焊缝不得置于套管内,镀锌铁皮套管应与墙面或楼板平齐,但应至少比地面高出20mm,管道与套管的空隙应用隔热或其它不燃材料填塞,不得将套管作为管道的支撑。2. 库内机组的安装: 步骤:决定库内机组的位置→画线标位→扩孔器扩孔→库顶支撑杆固定→机组吊顶螺杆连接→库内机组固定3. 冷媒配管:(1)步骤:按图纸要求配管→管路铺设→焊接→吹净→试漏→干燥→保温(2)原则冷媒配管应严守配管三原则:干燥、清洁、气密性。干燥首先是安装前铜管内禁止有水分进入,其次配管后要吹净和真空干燥。清洁是施工时应注意管内清理,再者是焊接时氮气置换焊,最后是吹净。气密性试验一是保证焊接质量和喇叭口连接质量,二是最后的气密性试验。(3)替换氮气的方法: 冷媒管钎焊时必须采用氮气保护,焊接时把微压(3~5kg/cm²)氮气充入正在焊接的管道内,这样会有效防止管内氧化皮的产生。(4)冷媒管封盖: 冷媒管的封盖十分重要,要防止水分、脏物、灰尘等进入管内,冷媒管穿墙一定要管头包扎严密,暂时不连接的已安装好的管子要把管口包扎好。(5)冷媒管吹净: 冷媒管吹净是一种把管内废物清除出去的最好方法,具体方法是将氮气瓶压力调节阀与室外机的充气口连接好,将所有室内机的接口用盲塞堵好保留。一台室内机接口作为排污口,用绝缘材料抵住管口,压力调节阀5kg/ cm²向管内充气,至手抵不住时快速释放绝缘物,脏物及水分即随着氮气一起被排出。这样循环进行若干次直至无污物水分排出为止(每台室内机都要做)。另外,对液管和气管要分别进行。(6)冷媒管钎焊: a.冷媒管钎焊前的准备:钎焊条的质量标准,焊接设备的准备,铜管切口表面要平整,不得有毛刺、回凸等缺陷,切口平面允许倾斜,偏差为管子直径的1%. b.冷媒管钎焊应采用磷铜焊条或银焊条,焊接温度为700-845℃,钎焊工作易在向下或水平侧向进行,尽可能避免仰焊,接头的分支口一定要保持水平。 c.水平管(铜管)支撑物间隔标准如下: 标 称 Φ20以下 Φ25-40 Φ50 间 隔(m) 注意:铜管不能用金属支托架夹紧,应在自然状态下,通过保温层托住铜管,以防冷桥产生。 d.施焊人员应有必要的资格证明,才能上岗。 e.在焊接气体管操作阀时,必须进行冷却处理(用湿布包裹阀体),否则会导致泄漏(7)直径小于Φ的铜管一律采用现场煨制、热弯或冷弯专用弯制工具,椭圆率不应大于8%,并列安装配管其弯曲半径应相同,间距,坡向,倾斜度应一致。大于Φ的铜管应采用冲压弯头。(8)扩口连接: 冷媒铜管与室内机连接采用喇叭口连接,因此要注意喇叭口的扩充质量。其中喇叭口的扩口深度不应小于管径,扩口方向应迎冷媒流向,切管采用切割刀,扩口和锁紧螺母时在扩口的内表面上涂少许冷冻油,扩口尺寸和螺母扭力如下表:标称直径 管外径 铜管扩口尺寸 扭距(kgf-cm) 1/4 Φ 9.1-9.5 140-180 3/8 Φ 12.2-12.8 340-420 1/2 Φ 15.6-16.2 340-420 5/8 Φ 18.8-19.4 680-820 3/4 Φ 23.1-23.7 1000-12004、所有冷媒管保温管一定要用包扎带包扎,过楼板时要用钢套管。5、排水管的安装:排水管采用PVC或PPR工程塑料管:(1)步骤:连接水管→铺设加热丝→检查水泄漏→绝热(2)管道安装前必须将管内的污物及锈蚀清除干净,安装停顿期间对管道开口应采取封闭保护措施。(3)排水管在库内有效距离越短越好,水平管应坡向排水口坡度为1/100至1/50。(4)库内机托盘排水口与排水管之间最好作一段软连接,且库内机冷凝水托盘排水口应高于排水管接口后,PVC管路采用专用PVC胶连接。排水水系统的渗漏试验可采用充水试验,无渗漏为合格。(5)管道安装后应进行系统冲洗,系统清洁后方可连接。6、控制线作业: 控制线全部采用屏蔽线沿冷媒管捆扎敷设,室内控制器部分穿管暗设,禁止电源线和控制线捆扎再一起,防止干扰。7、绝热工作: 绝热工作需按设计要求选材,施工时一起把保温套管穿好,留出焊接口处,最后处理焊口。施工时绝对禁止绝热层断段现象,保温套管搭接处一定要用胶带捆扎好。8、库外机组安装:(1)库外机组设备的开箱检查,检查情况填入设备开箱检查记录表;(2)库外机组设备的搬运和吊装;(3)库外机组座于屋面基础(土建配合)上,机组与基础采用地脚或支架固定。库外机与库内机之间、室外机与建筑物之间应按相关的技术规定去做。9、气密性试验:(1)作业顺序:冷媒配管完工→氮气加压→时间控制→检查压力→合格(2)试验人员的组织与分工。(3)要领:冷媒管加压须用干燥的氮气,慢慢加压试验: 第一阶段: kg/ cm² 加压3分钟以上; 第二阶段:15 kg/ cm² 加压3分钟以上; 第三阶段:30 kg/ cm² 加压24小时 观察压力是否下降,若无下降即为合格,但温度变化压力会变化,每变化1℃,压力会有 kg/ cm²的变化,故应修正。检查有无泄漏可采用受感、听感、肥皂水检漏,氮气试压完成后将氮气放至3 kg/ cm²后加R22,至压力5 kg/ cm²用电子检漏仪检漏。(4)试验过程必须填写气密性试验记录(记录填写文字清晰,数据真实)10、真空干燥:(1) 氮气试压合格后要对系统进行真空干燥,真空干燥应达到的质量要求。(2) 真空干燥要选用旋转式真空泵(排气量4l/min),使用前先检查真空泵的抽真空能力须达到-755mmHg,方可进行。(3) 按下列顺序: ⑴接上真空表将真空泵运转2小时以上(真空度应在-755mmHg以上),如达不到-755mmHg应继续抽1小时如达不到应检查有无泄漏处。 ⑵达到-755mmHg后,即可放置1小时,以真空表不上升为合格,如上升表明系统内有水分或有漏气口,应继续处理。 ⑶真空试验合格后,按计算的冷媒量加注,并打开阀门(注意抽真空时应从气管和液管两侧进行)。 ⑷特殊情况下,可进行加隔氮气的特殊真空干燥法。(4) 将以上试验情况记录入相关表格。11、氟利昂制冷剂的加注: 制冷剂的加注按照技术资料上的要求进行氟利昂的充注。三、施工主要难点和解决办法 要保证冷媒管内绝对干净、无杂质、无水分。 解决的办法是:①选材要严格。②Φ以下的铜软管采用整捆购买,尽量减少焊口。③绝对保证氮气保护焊。④吹污要达到要求。⑤抽真空要达到要求。⑥加入系统内的氟利昂冷媒采用美国杜邦、法国阿托或国内知名品牌。四、工程保护及方法 防护内容主要是库体、库内外机组。 库体及库内机在安装好后,最后再除去装饰薄膜。库外机组就位时再拆装。 所有管线在未连接库内、外机前一律采用标志扎口保护。第三节、施工组织及劳动力计划1、组织机构图 项目经理负责制:技术负责人: 技术质量组 材料设备采供组 安全后勤保卫组施工负责人: 设备吊装组 管道铺设焊接组 电控系统安装组 2、岗位责任制 项目经理:是公司的法人代表在项目上的委托。根据授权,在项目上负责施工现场的全部施工组织领导工作及对外联络、协调工作,施工工程质量的终身负责人。 技术负责人:协调项目经理主管技术、质量管理工作,加强施工全过程的管理,保证质量目标的实现。 施工负责人:协助项目经理进行日常施工管理工作,制定和实施工期管理措施。确保工程进度按计划完成,负责施工现场安全监督与检查,领导现场文明。 技术质量组:小型施工方案的制定,对施工人员施工中的技术问题、质量等问题进行检查,及时发现及时解决,组织隐蔽验收、中间验收和交接验收。组织设备及材料入场开箱验收,按质量目标对各施工队进行监督与管理,负责对施工队的技术交底、组织施工过程中的质量自检,并提出自检报告,对工程质量负责。 材料设备组:负责各种自购主材、耗材的采购保管及发放,各种施工机械设备采购,维护保养,对材料入场进行清点验收。 安全侯清保卫组:负责各项安全生产措施,对施工人员入场进行安全交底。施工过程中检查各施工队安全工作落实情况,对安全情况实际生产过程的监督管理。负责各项后勤保障工作,为各工程施工保驾护航。 各专业施工组长:负责按图纸要求规范规定制定的施工方案进行落实施工。临时设施的设置:施工人员入场后要与业主协商根据现场实际情况设置好各项临时场地等。以方便工程的施工提高工作效率,临时设施的设置要在不影响施工的前提下尽量做到经济节约,设置上合理。第四节 工程质量管理保证措施1、施工进度计划保证措施在项目工程上我公司将委派有多年丰富经验和能力的项目经理和各专业工程工程师组成项目经理部。各专业施工人员也选派有丰富经验施工经验的人员。资金与物资方面公司将给予最大的支持,在该工程上不折不扣的实行专款专用,给该工程配备门类齐全、性能先进的种类施工机械设备。测量仪器设备,检验试验设备。 2、技术工艺的保障 施工前制定各项施工方案和技术交底,施工方案覆盖要全面,内容要详细,配以图表、图文并茂。做到主动形象调动操作层的学习施工方案的积极性,施工中采用流水施工及并行施工相结合的施工方法。使用各种先进的施工技术和施工工艺,压缩调整施工工序在一个流水段上的持续时间,以保证能缩短整个工程工期。3、施工材料设备入场计划 施工中材料设备的入场时间,应根据施工计划及结合现场实际情况由项目经理部有关人员提前一定时间提出。以便材料采购人员或设备供应商做好准备将备用材料运至现场,保证顺利如期完工。 施工队长必须领导班组做如下几项工作:坚持按图施工,严格执行验收规范,质量检验评定标准来统一施工,发现质量问题要采取有效措施补救,不遗留。做好各道工序的质量检查工作,并做好记录。上道工序不合格,不能进行下道工序的施工,严把质量关。全员参加质量管理,每个工作人员都要保证自己的工作质量,对自己的工作质量负责。所有施工中检测工具在施工前必须进检查、检测和计量,未经计量的测量工具的测量仪器不准带入现场。严格质量检查制度,推行质量一票否决和质量通病的处罚,建立以项目经理为首的质保体系,完善各项规章制度,材料入场必须由专业工程师及材料员共同验收,不合格不准进入施工现场,材料入场后要注意保管避免不必要的损坏,施工人员施工过程中如发现不合格材料禁止使用。各级施工人员严格执行已制定的安装质量标准,示经项目经理允许的情况下不得自行降低安装质量标准。重视各项隐蔽工程的验收工作,隐蔽前必须经过业主、监理及该专业工程师共同签字,方可隐蔽。加强小组活动,开展质量竞赛活动,定期开展各工种技术质量培训工作,提高施工人员的技术水平。第五节 施工安全保证措施1、管理目标(1)在施工中,始终贯彻“安全第一、预防为主”的安全生产工作方针,认真执行国务院、建设部及关于建筑施工企业安全生产管理的各项规定,把安全生产工作纳入施工组织设计和施工管理计划,使安全生产工作与生产任务紧密结合,保证施工人员在生产过程中的安全与健康,严防各类事故发生,以安全促生产。(2)强化安全生产管理,通过组织落实、责任到人、定期检查、认真整改,杜绝死亡事故,确保无重大工伤事故。2、管理组织 (1)成立由项目经理部安全生产负责人为首,各施工单位安全生产负责人参加的“安全生产管理委员会”组织领导施工现场的安全生产管理工作。 (2)项目经理部主要负责人与各施工单位负责人签订安全生产责任状,使安全生产工作责任到人,层层负责。3、管理制度 (1)每一项目必须设立“安全生产管理委员会”工作例会,做到项目前有动员,项目中有落实,项目后有总结。 (2)在组织施工中,必须保证有本项目组施工人员施工作业就必须有本项目负责人在现场值班,不得空岗、失控。 (3) 严格执行施工现场安全生产管理的技术方案和措施,在执行中发现问题应及时向有关部门汇报。更改方案和措施时,应经原设计方案的技术主管部门领导审批签字后实施,否则任何人不得擅自更改方案和措施。 (4)建立并执行安全生产技术交底制度。要求各施工项目必须有书面安全技术交底,安全技术交底必须具有针对性,并有交底人与被交底人签字。 (5)建立并执行安全生产检查制度。由项目经理部每半月组织一次由各施工单位安全生产负责人参加的联合检查,若发现重大不安全隐患问题,检查组有权下达停工指令,待隐患问题排除,并经检查组批准后方可施工。 (6)建立机械设备、临电设施和各类脚手架工程设置无成后的验收制度。未经过验收和验收不合格的严禁使用。4、行为控制 (1)进入施工现场的人员必须佩戴安全服饰,否则视同违章。 (2)凡从事2米以上无法采用可靠防护设计的高处作业人员必须系安全带。安全带应高挂低用,不得低挂高用,操作中应防止摆动碰撞,避免意外事故发生。 (3)参加现场施工的所有特殊工种人员必须持证上岗,并将证件复印件报项目经理部安全文明部备案。第六节、劳务用工管理1、各施工人员,必须接受制冷施工安全教育,经考试合格后方可上岗作业,未经制冷施工安全教育或考试不合格者,严禁上岗作业。 2、每日上班前,班组负责人,必须召集所辖全体人员,针对当天任务,结合安全技术交底内容和作业环境、设施、设备状况、本队人员技术素质、安全意识、自我保护意识以及思想状态,有针对性地进行班前安全活动提出具体注意事项,跟踪落实,并做好活动纪录。 3、强化外协施工人员的管理。用工手续必须齐全有效,严禁私招乱雇,杜绝违法用工现象。第七节 临时用电管理1、建立现场临时用电检查制度,按现场临时用电管理规定对现场的各种线路和设施进行定期检查和不定期抽查,并将检查、抽查记录存档。 2、现场需确保电源供应。临时配电线路必须规范架设,架空线必须采用绝缘导线,不得采用塑胶软线,不得成束架空敷设,也不得沿地面明敷设。 3、施工机具、车辆及人员,应与内、外电线路保持安全距离。达不到规范规定的最小距离时,必须采用可靠的防护措施。第八节、其它管理及技术措施1. 雨季施工措施(1)现场的设备、材料必须避免在低洼处,要垫高。(2)设备预留孔洞应做防雨措施。(3)施工应做好防火、防滑、防冻、防台风、防煤气中毒的工作。(4)室外工程应在雨季前作出安排,尽量避免在不利条件下施工。2.现场文明施工管理措施 (1)现场文明施工管理,必须执行上级颁发的有关规定,施工现场要有各负责人主抓,施工员分工负责,施工现场有一人管文明施工。 (2)地点周围要做整洁,干活脚下清,活完料尽、剔凿、保温完后要随时清理干净,将废料倒在指定地点。 (3)上道工序必须为下道工序创造良好的条件,主动做好配备工作。 (4)现场堆放的的成品,材料要整齐,以免影响景观。3.成品及设备部件的保护措施 (1)施工人员要认真遵守现场成品保护制度,注意保护建筑内的装修,成品设备、机具以及设备设施。 (2)设备开箱检查后对易丢、易损件应制定专人负责,库门钥匙、电控箱钥匙妥善保养,库灯、插座等在安装前不要拆包装。设备搬运时明露在外的表面应防止碰撞。 (3)机组设备吊装,应确定吊装及运输方案,在吊装时按产品吊装点吊装。特殊情况可邀请专业公司和施工队伍参与。4.现场材料供应和管理措施 (1)有与工程相适应的场地、仓库,以利于堆放、储备。 (2)现场的设备、材料、加工件派专业人员负责按施工进度,计划编制进行收、看、发的工作。 (3)库内场内的各种材料分规格、型号摆放整齐。 (4)加强对施工班组、料具的管理,防止材料和零部件的丢失,废料脚料及时收回。5.降低成本技术措施 施工人员必须充分熟悉工程的特点,施工范围、工艺流程,复核标示尺寸、设置位置等,充分做好施工准备,在保证质量的前提下,努力降低成本、增加效益。 (1)合理安排施工进度作业计划,匀衡安排劳动力,防止窝工现象。 (2)合理安排施工顺序,搞好协调,杜绝不必要的返工现象。严把质量关,精心操作、合理用料、降低成本。提高利用率,做以省力、省材、省时。 第九节、调试、整理及验收1、试机调试:(1)试机工作应在系统吹污、气密性试验、抽真空、充注氟利昂等项工作,进行并达到要求后,各项记录齐全并经过该项目主管人员核实签章后进行。(2)通电前,务必用万用表测量任意一台机器电控盒内的A与B之间的电阻值。(3)因设备种类较多,调试时要每台进行调试和测试并将调试记录交验收单位。(4)每台试机前首先检查设备紧固件是否拧紧,仪表和电气设备应调试合格。(5)每台试机连续运转应达到8小时为合格。2、竣工验收与交工验收:(1)竣工验收前应具备的文件;(2)外观检查;(3)联合试运转;(4)在综合效能试验测定与调整后,填写试运转数据表(另附表),各项指标满足设计要求时进行交工验收,填写后的运转数据表需存档。(5)培训业主及使用人员相关操作常识 第十节、售后服务措施及保修承诺我公司承诺:对于本次项目中提供的货物按照以下售后服务条款执行:1. 随机提供详细资料: ①《安装说明书》 ②《使用说明书》 ③《保修证》 ④《合格证》2. 组织具有丰富施工经验的施工队伍负责本工程具体施工,保证安装质量及系统使用功能,并保证空调系统运行平稳、高效、可靠.3. 提供本工程冷库系统的免费调试(调试时需贵公司正常的电源及正常的调试条件)。4. 提供相应的免费技术培训。 免费进行现场培训: a、使用注意事项; b、一般故障的维修。5.保修范围:① 对本工程中我方提供的系统设备(含相关附件)承诺:整机保修12个月,主要部件即压缩机保修年;② 保修期内系统由于非人为因素造成的故障,我方负责免费维修;同时负责在整机保修期内每年对设备提供二次免费保养维护服务;③ 保修期内因使用不当或保修期外发生的故障,提供免费服务,只收取更换部件的成本费。 6.冷库的维护和信息处理方式:我公司对承接完成的每一冷库项目均建立完善的信息处理技术平台,依据技术要求定时、定点、定人巡检、保养、维护。凡我公司承建或维保冷库工程项目均享有终身客户荣誉地位。享受涉及客户项目范围内的一切咨询、培训、维护之免费服务。我公司设立二十四小时服务热线公司独立网页为客户提供全方位义务服务。
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一种四官能度环氧树脂的合成 高效过滤材料性能的研究 浅谈渗碳,氮化技术的发展与 高强高耐蚀性钎焊铝合金材料 碳锡复合多孔材料的制备及储 炭石墨复合材料的制备及性能 预制件的制备及其性能的研究 高氮微合金钢轧制组织与性能 等等 参考地址:
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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
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。
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:
[1]李小明,李彦生,韩景芸.基于超声波焊接技术的快速成型方法研究[J].机床与液压,2007,35(3):4-6.
[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.
[3]杨圣文,吴泽群,陈平池.铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接试验研究[J].焊接,2005(9):32-35.
[4]张秋峰.钛与不锈钢的超声波扩散焊接[J].机械工程与自动化,2008(1):125-127.
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[6]朱政强,马国红,.铝合金AA6061超声波焊接下组织演变分析[A].第七届中国机器人焊接学术与技术交流会议文集[C],2008:107-110.
[7]郭毓峰.聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯薄膜的超声波焊接[J].宇航材料工艺,2010(4):53-55.
[8]赵钢,曹智,董双辉.超声波焊接在汽车传感器封装中的应用[J].沈阳航空工业学院学报,2007(4):25-28.
[9]赵仕彬.超声波焊接在连接器中的应用[J].机电元件,2006(4):36-39.
[10]聂中明,傅莉,任洁,查钢强.CdZnTe接触电极与引线的超声波焊接[J].中国有色金属学报,2009,19(5):919-923.
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
( of Engineering, Zhejiang A&F University, Lin’an Zhejiang, 311300, China;
of Agricultural and Food Science, Zhejiang A&F University, Lin’an Zhejiang, 311300, China;
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]。
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
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).
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