[科普中國]-精密焊接

簡述

精密焊接更為確切的名稱，按照現(xiàn)代學科命名的概念，應為精密焊接與連接（Joinfng）。因為它除了用焊接法連接之外，還包括釬接（Soldering，有軟釬接和硬釬接之分）、鍵接（Bonding）、粘接（或膠接，Olueing）。從精密件的特點來看，被連接的對象皆處予精密加工及表面最終處理狀態(tài)（包括熱處理、表面電鍍、化鍍、精密噴丸處理、真空涂膜等等），因此要求在精密焊接或連接之后，對母材力學性能的影響不應導致低于原設(shè)計要求，對表面狀態(tài)的影響也不應導致低于原設(shè)計要求（低溫時效強化處理者除外）的后果。為此，當采用電焊時，通電時間都以毫秒至秒的數(shù)量級控制，包括脈沖激光束焊接或釬接、脈沖電阻焊接、貯能撞焊、脈沖鎢極微氬弧點焊等。2

類型精密焊接主要包括：激光焊接、電子束焊接、擴散焊接和焊熔近凈成形技術(shù)。

激光焊接激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面，使輻射作用區(qū)表面的金屬“燒熔”黏合而形成焊接接頭。激光焊接的本質(zhì)特征是基于小孔效應的焊接。為產(chǎn)生小孔，激光功率密度應足夠高，小孔深度即為焊接熔深。隨著工件相對光束的移動，小孔保持穩(wěn)定并在材料中移動，小孔周圍為淚滴狀的溶池所包圍。小孔內(nèi)充滿金屬蒸氣形成的等離子體，這個具有一定壓力的等離子體還向工件表面空間 噴發(fā)，在小孔之上，形成一定范圍的等離子云。

電子束焊接電子束焊接是在真空條件下，利用聚焦后被加速的能量密度極高的電子束，以極高速度沖擊到工件表面極小面積上。在極短的時間內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而引起材料的局部熔化，達到焊接的目的。

加工裝置由四大基本系統(tǒng)組成：電子槍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。電子槍是用來發(fā)射高速電子流并加以初步聚集的系統(tǒng)。真空系統(tǒng)作用是保證真空室所需的真空度。因為電子只有在高真空下才能高速運動。同時阻止發(fā)射陰極不至于在高溫下被氧化?？刂葡到y(tǒng)作用是控制電子束大小、方向以及工作臺移動等。電子柬加工對電源系統(tǒng)要求很高。

電子束焊接時，控制電子束能量密度，使焊件焊接頭處的金屬熔融，在電子束連續(xù)不斷地轟擊下，形成一個被熔融金屬環(huán)繞著的毛細管狀的蒸汽管，如果焊件按一定速度沿著焊件接縫與電子束作相對移動，則接縫上的蒸汽管由于電子束的離開而重新凝固，使焊件的整個接縫形成一條焊縫。電子束焊接可以焊接幾乎所有用熔焊方法可焊的金屬材料，它可焊接難熔金屬、化學性能活潑的金屬；可焊接很薄的工件，也可焊接幾百毫米厚的工件；還可焊接用一般焊接方法難以完成的異種金屬焊接。

擴散焊接擴散焊是一種可以連接物理、化學性能差別很大的異種材料的固態(tài)連接方法。如陶瓷與金屬，并可連接截面形狀和尺寸差異大的材料，以及連接經(jīng)過精密加工的零部件而不影響其原有精度。

焊熔近凈成形焊熔近凈成形技術(shù)是一種新發(fā)展的快速零件(原型)制造技術(shù)。其實質(zhì)是采用成形熔化制成全部由焊縫組成的零件。通?？刹捎靡呀?jīng)成熟的焊接技術(shù)，按照零件的需求連續(xù)逐層堆焊，直至達到零件的最終尺寸。這種方法的優(yōu)越性在于：新制物件尺寸、形狀幾乎不受限制，已制成最大外徑達5.8 m、重500 t的部件；其金屬材料利用率高；由于接近凈成形，只需少量加工即可；焊接材料用率達80%以上，化學成分均勻，沖擊韌變、斷裂韌變均顯著改善。

這種新型焊接成形適用于大型，對材料有特殊要求或?qū)π螤钣幸欢ㄒ蟮膱龊?，特別適用于零件原型的開發(fā)，在未來制造業(yè)中有一定的位置。1

應用領(lǐng)域微電子技術(shù)：主要用于集成電路的裝封、芯片內(nèi)部的引腳焊接以及微型焊等。

低壓電器：主要用于繼電器、短路器觸點及接插件接頭的焊接。

航空航天：主要用于特殊材料的焊接，導航設(shè)備、探測雷達等精密器件的制造。

精密機械：主要用于數(shù)控機床、機器人、激光設(shè)備、醫(yī)療器械、印刷、紡織印染設(shè)備、半導體加工設(shè)備等的加工和制造。

信息產(chǎn)業(yè)：主要用于通訊設(shè)備、計算機、數(shù)碼產(chǎn)品、儀器儀表、傳感器等的加工制造。

汽車工業(yè)：主要用于汽車發(fā)動機零部件的制造、汽車車身的精密裝配連接等。

精密焊接適用于包括環(huán)縫自動導軌焊接在內(nèi)的各種焊接場合。幾乎所有的金屬都可以采用精密焊接的方法進行焊接。3