焊接技术的原理大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇焊接技术的原理范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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焊接作为材料加工的重要手段，广泛应用于制造领域中，而数字化是装备制造产业信息化、柔性化的基础环节。将制造技术与网络技术、先进传感技术等相结合，建立包含焊接试验、焊接工艺制定、焊接教学管理、焊接质量监测、焊接设备管理、材料管理的数据库平台和网络信息管理系统，是焊接专业实现数字化和信息化提升乃至与智能制造接轨迈出至关重要的一步，也为技工院校培养适应企业未来发展的高素质高技能人才打下坚实的基础。

一、焊接专业数字化管理系统开发的背景

纵观技工院校焊接专业发展的历程，结合人社部对一体化教学的要求，大多数技工院校都在努力探索和实践“产教一体”的焊接专业人才培养模式，最终能实现学校工厂合一、教师师傅合一、教室车间合一、学生学徒合一、作品产品合一的教学模式。但学校要将企业文化、管理方式、质量要求、效益效率综合为教学内容，并让学员理解和实践尚存诸多困难和不足。因此改变传统的教学管理模式，引入数字化管理系统就成为较好的解决方案和必然途径。

笔者归纳职业院校所用的类似焊接系统的发展，经历了焊机联网版、焊机联网+工位监控版、数字化工位等版本，可以看出该系统的实用性、使用范围和数字化程度越来越高，但也反映出与企业实际脱节、教学应用少、过程控制欠缺等问题，这也促使我们开发出更好的系统应用于实践。

二、焊接专业数字化管理系统概述

数字化管理系统是基于信息技术的生产管理、工艺管理、质量管理、物流管理、材料管理、教学管理的平台，是数字化焊接设备、信息技术、网络技术、传感技术等先进技术的结合，使操作者（学习者）、管理者（教师）、生产任务（学习任务）、生产过程（学习过程）和设备不再是一个孤立的焊接单元，而是整个数字化管理系统的一部分，多者的结合，实现了对焊接品质、效率、成本和教学质量的透明化和量化管理。系统开发的关键技术在于对焊接生产特点的充分了解，是焊接生产过程有用信息的可靠采集、分析、应用、归档、存储、反馈等的综合体现。

三、焊接专业数字化管理系统的结构

1.基础结构

一是软件结构。采用客户端/服务器（C/S）结构的软件结构形式，如图1所示。

二是联网方式。可以采用有线、无线、U盘等方式进行数据传输，并实现手机、电脑、平板等硬件端和微信、网页等软件端的实时管理和查询。

2.系统模块和框架

在焊接系统日益完善的基础上，我们通过市场了解、企业调研、专家访问、开发研讨和思路创新，在焊接管理系统1.0上主要体现系统管理、工艺管理、材料管理、设备管理、质量控制、教学管理和人员管理等七大模块（图2），并在系统的延续性和扩展性上持续更新，使之同样能在企业车间运行，并一定程度上超前于大多数企业的实际管理水平。

四、焊接专业数字化管理系统的功能

本系统针对不同的模块覆盖不同的功能，且模块间信息相互交叉读取和协助，实现多功能、多任务和全方位的管理功能。

1.管理系统涵盖的基本功能

系统应该满足的基本功能包括不同操作人员的管理和授权、焊前预加工及工艺管理、焊接材料的出入库管理、焊接过程中的质量控制与管理、焊后检测、焊接数据归档及信息追溯、焊接教学和成绩管理和设备管理等热荨

2.具体功能介绍

首先是操作者的管理与授权。系统为相关的操作人员发放各自唯一的、功能相匹配的用户名和密码，按照工作内容给予使用权限，自动记录使用情况和教学情况，并跟踪其工作轨迹，在非安全或跨区域进行提示。

其次是焊前预加工及工艺管理。系统可以管理产品或作品的相关信息，辅以专家工艺系统，可以按规范格式生成工艺报告和按需分配任务，参数提前进入规定设备并提示，实现企业生产规范自动管理和人性化管理相结合。

再次是焊接材料的出入库管理。系统对不同材料建立信息库，分配唯一的材料编码，辅以扫描设备，实现材料的精准管理和提示，并生成材料使用报告，减少浪费和损坏，提高操纵者的效益意识。

还有焊接过程中的质量控制和追溯。包括：系统中的设备借助传感技术，在焊接过程中自动地做出一些避免缺陷、提高效率的响应；系统发现焊接参数、设备运行状况等超出允许范围，自动报警或停机，并将报警信息反馈给系统；按照需求增加实时跟踪、热成像等功能，实现操作过程的可视化、数据化跟踪并提示；对焊接全过程的工艺参数、宏观微观视频、周围环境条件进行记录并存储，保证一旦出现产品质量问题能够实现全生产过程追溯，判断问题产生的原因，为后续质量改善提供保证。

之后是焊后检测管理。系统借助传感技术对焊接完成的焊缝按照质量要求进行外观成形快速检测，对进行X光、超声波探伤等检测记录结果进行自动分析。

还有就是焊接教学管理。在教学过程中，针对任一学员都进行精细化和个性化管理，不同学员训练的进度和成绩单独存储；在实习过程中，针对不同课题、不同进度进行语音讲解和操作提示；按照学习内容进行针对性考核，并生成学习报告和成绩单，且教学进度和成绩可以通过各种客户端进行查询。

最后是设备管理。记录每台设备的编号、安装位置、安全区域、责任人、采购时间、累计操作时间、使用率、实施保养提示等信息，并形成设备工作报告。

五、小结

时下，随着大数据、“互联网+”、“工业4.0”和“中国制造2025”等社会经济的发展变化，信息技术、网络技术、传感技术、过程控制等技术手段的更新、推广、应用逐步加快，企业现代化生产要求技工院校高技能人才培养必将进入数字化、精细化、高效化的发展轨道，笔者希望拙文能对技工院校焊接专业的同仁们在数字化管理系统的开发上提供思路和参考，为高技能人才创新培养提供技术支持。

参考文献：

[1] 蔡东红，王旭光，杨旭东等.数字化焊接车间的技术基础与结构[J].电焊机，2012（42）.

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铝合金电子束焊接技术是当前一种高能束方法，具有熔透性高、接头性能优良等优点，成为了铝合金焊接的重要方法之一。通过对铝合金电子束焊接技术中的参数研究、原理分析，进一步掌握电子束焊接技术的应用特点，并在实际中提高焊接技术的效果应用，更好的促进铝合金在航天、交通、机械制作、电工化工等行业中的效果，促进经济效益的全面提高。

一、简述铝合金电子束焊接技术的含义和应用特点

1、整体概念的掌握。铝合金电子束焊接是指在一定的真空环境中，通过采用会聚的告诉电子流轰击焊件连接部位，在此基础上产生大量的热能，实现与被焊接金属融合的一种有效焊接方式。能够实现功率密度高、穿透力强、精准快速等一些特点，通过采用电子束焊接方式，可以有效地减少热影响区，提升焊接的接头强度，从而更好的避免热裂纹等问题的发生。在采取合理的焊接工艺措施后，接头中的气孔缺陷可得到很好的控制，保证焊缝应具有的力学性能，满足设计使用要求。

2、应用原理的概述。通过利用电子枪产生的电子，使被高压电场的速度急剧加大，并经过磁透镜聚焦，形成高密度、高能量的电子流，作用在焊缝处，能量发生转换(动能转化为热能)，使焊缝区的材料迅速熔为一体，在极短的时间内冷却凝固(冷却速度约2200℃／s)，从而实现焊接。

3、特征表现的概括。对于铝合金电子束焊接技术的应用，主要存在多方面的应用特点，可以从材料选用、尺寸大小等各个方面进行分析。一是电子束焊接技术没有引入焊接材料，要求通过待熔体的熔合，尤其是焊缝的纯洁度比较高。二是铝合金电子束的斑点尺寸很小，功率密度非常大，焊缝深度也比较宽，在焊接一些较厚的板底时，不需要开坡口，能有效节省材料和能源。三是铝合金焊接的时候，焊接热源的调节温度范围比较大而且易于精确调整，能有效的焊接各种贵金属，并通过现代技术手段的应用，控制电子束的偏移，并实现复杂焊缝的自动化焊接，具有具有熔透性高、接头性能优良等优点，成为了铝合金焊接的重要方法之一。

二、分析铝合金电子束焊接技术实际应用现状和存在问题

1、接头缺陷的主要表现。尽管铝合金电子束焊解决了铝合金焊接存在的诸多问题，但铝合金焊接仍存在许多缺陷，主要包括气孔、裂纹、焊缝成形不良以及合金元素烧损等。一是针对空心铝球的电子束焊接，分析了气孔和裂纹等缺陷产生的原因。二是对铝合金电子束焊接气孔进行了分析，指出了各参数条件与气孔产生之间的关系。三是研究了5A06铝合金电子束焊接后熔池内Mg元素的分布及其对焊缝硬度的影响，并分析了焊接工艺参数对Mg元素烧损行为的影响。四是对2A12铝合金真空电子束焊接气孔缺陷进行了分析，表明影响焊缝度的主要因素是焊接过程中产生的气孔缺陷，在采取一定的焊接工艺措施后，接头中的气孔缺陷可得到很好地控制，保证了焊缝所需的力学性能。

2、焊缝成形的方法应用。通过对焊缝成形的标准化评价，可以知道焊接质量的好坏，因此，焊缝成形是评价焊缝质量的一个重要指标，铝合金电子束焊接由于具有焊缝深宽比大的优势，更能体现出焊缝成形的体征。熔深作为影响铝合金电子束焊接接头性能的重要因素，尤其是在其他参数基本不变的情况下，电子束焊熔深和加速电压U、电子束流Ib成正比，与束斑直径(受聚焦电流If影响)、工作距离D、焊接速度v成反比，据此可以设计合适的工艺参数，确保焊缝成形。采用低加速电压、大束流、过剩热输入和低焊接速度的软焊接规范，确保了2219铝合金焊接中得到良好的焊缝成形和合理提高，为研究焊缝成形提供新方法。

3、综合技术的全盘运用。尽管铝合金中的某些低沸点元素对诱导小孔的产生起到促进作用，由于其电离能低，铝合金激光焊，金属蒸气易于电离，导致等离子体本身吸收过多激光能量，使得作用于熔池中的激光能量降低，为了消除等离子体的不利影响，通常采取加大保护气体流量、附加侧面喷嘴吹除以及改变工件焊接位置等。在焊接过程中熔池中的金属蒸气和等离子体还会以一定的压力和频率从熔池中喷出，使得熔池底部的金属在激光的直接照射下产生较大熔深。

三、探讨铝合金电子束焊接技术的发展情景和规模效益

1、焊接参数的具体应用。在全面权衡焊接参数之间的制约性基础之上，不断完善设备参数之间的监控系统应用，对电子束流Ib、聚焦电流I、加速电压U、焊接速度v和工作距离D等参数实现实时控制，从设备上确保参数精度控制，为获得理想优化的焊接参数提供保证；另一方面，需要将数据库技术、专家系统、模糊控制技术、神经网络技术等引入到电子束焊设备中，使设备能够具有自调节最优参数的能力。

2、铝合金电子束焊接技术的基础理论研究逐步深入。在加强铝合金电子束焊接技术的同时，将理论研究作为提升焊接技术水平的一个重要目标，尤其是在当前对铝合金电子束焊接技术的理论研究还不够成熟，有更多不完善的地方，在焊接技术的理论研讨上，将来主要是围绕电子束的流特性、电子束焊本质、电子束焊接熔化原理、参数掌控、冶金结晶过程以及温度控制、热量吸收等多方面展开，尤其是电子束的缺陷机理以及防治措施上进行深入的探讨，在具体操作的基础上，将实际应用与理论研究结合起来，针对当前铝合金电子束焊接技术应用中的问题和短腿，为电子束焊接技术的进一步完善提供厚实的理论支持，并将收到更好的发展前景。

3、数值模拟技术的逐步推广应用。在加强对铝合金电子束焊接技术的监控方面展开研究的基础上，可以采用图像处理技术来检测铝合金电子束焊接的全过程，并通过现代化信息技术的开展，实现对铝合金电子束焊接技术中熔池与焊接质量的相关模型，尤其是是对铝合金电子束焊接过程中检测产生的带电粒子，进行深入的检测，将电子束焊接原理得到进一步的完善和提高。可以有效加强数值模拟技术在铝合金电子束焊接中的作用现显示，完善铝合金电子束焊接的热源模型，推进铝合金电子束焊温度场、应力场、铝合金电子束焊焊缝成形、电子束焊接缺陷产生机理及防止措施等方面的模拟研究工作，并与实际试验相互结合，将其结果用来指导实际工况。

四、总结

从铝合金电子束焊接技术的应用原理和特征表现出发，在全面分析电子束焊接技术的现状，并通过一些其他的焊接技术，譬如MIG 焊、TIG焊，搅拌摩擦焊等的实践比较和应用，加大对铝合金电子束焊接技术的深入研究，并不断改善设备管理模式，完善工艺制作技术，更好的推广铝合金电子束焊接技术在各个工业以及其他领域的应用，推动经济社会的快速发展。

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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。

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引言

在科学技术不断发展的背景下，近来在社会各领域中开始广泛运用镁合金材料及其焊接技术。相较于铝合金材料，镁合金在质量、密度等性能参数方面具有较大的优势，其承载冲击能力较强，并且有机物与碱对其腐蚀作用较小，并且这种金属结构材料具有较强的铸造性，因此在工业生产与其他领域中，这种材料具有较高的应用价值与研究意义。

一、镁合金的焊接特点分析

镁合金具有非常活泼的化学性质，尤其是在高温环境之下，镁合金与氧结合发生化学反应的可能性非常高，其氧化反应之后形成的物质的熔点非常高，在镁合金焊接技术的应用中往往会产生一些负面影响。镁合金在焊接中往往存在诸多影响因素，例如热应力、氧化、蒸发、薄件烧穿与塌陷以及晶粒问题等，一旦控制不当，就会导致镁合金焊接难以达到预期效果。因此，在镁合金焊接中，必须对以下几方面内容予以高度关注。

1、热应力

研究表明，与钢材料相比，镁合金具有两倍的热膨胀系数，这一特点使得镁合金在焊接过程中的热应力问题十分突出，在热应力作用之下，工件的整体性能会受到严重的影响，例如形状、尺寸等等。与此同时，在温度上镁合金表层与内心存在一定的差异，热应力会增加表层收缩力，进而对内心部分产生拉力，进而导致工件发生形变，情况严重时还会造成工件出现裂缝。

2、氧化与蒸发

镁是镁合金材料的主要成分，其具有十分活泼的化学性质，尤其是在高温条件之下，镁与氧会发生化学反映并生成氧化镁，这种物质难以融化，并以细小颗粒夹渣的形式存在于镁合金中，进而对镁合金整体质量产生影响。

3、薄件烧穿与塌陷

在铝镁合金焊接过程中，由于生成的杂质氧化镁与镁合金的熔点存在较大的差异，并且镁合金的熔点要比氧化镁薄膜低很多，如此就会导致镁合金在焊接中受到氧化镁的限制，进出现烧穿、坍塌等现象，对焊接效果造成影响，增加二者融合的难度。

4、晶粒问题

镁合金这种金属的熔点相对较低，其具有良好的导热性能，然而在具体焊接中，焊接热源的选择往往会优先考虑较高的使用功率，如此一来就会使一些较大的晶粒存在于焊接的缝口处，同时也会增加焊接部位的温度，一旦有晶粒出现，那么就会影响到镁合金的整体力学性能，导致其作用与效果难以得到有效发挥。

5、热裂与气孔问题

相关研究显示，在镁合金焊接中，镁元素与铝、铜等很容易发生反应并形成共晶体，通常情况下这些共晶体具有较低的熔点，其表面出现裂缝的可能性非常高。并且在温度不断升高的情况下，镁合金焊接的氢气越来越少，进而使部分氢气孔得以形成，最终对工件整体质量产生不利的影响。

二、镁合金焊接技术

1、钨极惰性气体保护焊

钨极惰性气体保护焊又被称为TIG焊，这种方法的原理是基于惰性气体的保护，通过钨电极与工件间产生的电弧热作用，实现母材的融化与焊丝填充，在镁合金焊接中，钨极惰性气体保护焊的应用的特点在于不容易融于金属，而且与金属不会发生反应。此外，TIG焊的另外一个优势在于焊接中能够对工件表面的氧化膜予以清除，对于一些具有活泼化学性质的有色金属、不锈钢以及合金等焊接而言，这种焊接技术具有较强的适用性，在对电流进行合理调整的情况下，一些超薄的镁合金焊接甚至不会出现融化现象。

2、熔化极惰性气体保护焊

熔化极惰性气体保护焊又被称为MIG焊，其原理是通过氩气或富氩气体的保护，采用连续送进可融化的焊丝与在焊丝工件中燃烧的电弧作为热源，以此进行焊接作业。对于镁合金焊接而言，通过MIG焊的熔滴过渡，焊接的整体效果在稳定性与均匀性方面都比较突出，因此镁合金表面与内心的差异得到了有效控制，焊缝成形的美观性与均匀性较强，具有相对理想的焊接效果。在MIG焊的应用中，电弧气氛的氧化性很弱，基于此，MIG焊在碳钢、高合金钢的焊接中，能够对一些活泼金属及其合金进行焊接，例如铝和铝合金、镁和镁合金等等。此外，基于MIG焊的应用，整个焊接具有更高的工艺性，焊接效率也得到了大幅度提升。

3、拌摩擦焊

搅拌摩擦焊又被称为FSW，这种焊接技术的原理是基于工件端面的运动与摩擦作用产生的热能，使工件的热塑性状态得以实现，然后在短时间内进行顶锻与焊接。与常规摩擦焊相比，搅拌摩擦焊具有相同的机理，并且这种焊接技术同样是对摩擦热与塑形变形热加以运用，并以此作为焊接热源进行焊接作业。在镁合金焊接中，FSW属于一种固相焊接方法，例如有的金属具有较低熔点，对于此类材料的焊接FSW的适用性就相对较强，并且在实际应用中对工件表面的清洁度要求并不高，对环境产生的负面影响也较小，可见在镁合金焊接技术中，这种技术的环保性相对突出。

4、电子束焊

电子束焊又被称为EBW，这种焊接技术是基于加速与聚焦的电子束的应用，对置于真空或非真空中的焊件进行轰击，从中产生热能并实现焊接。就理论层面而言，电子束焊涉及到的内容相对广泛，例如机械、真空、高电压与电磁场理论、电子光学等等。对于镁合金焊接而言，电子束焊技术的应用对不同金属与合金材料的适应性较强，特别是在镁合金发生氧化反应时，其生成的氧化镁不易融化，通过电子束焊技术，其焊接效果能够趋于稳定与理想，并且电子束能够对焊缝进行精准定位，不会存在精度与重复性误差，因此在镁合金焊接中具有较高的应用价值。

5、激光焊和激光-TIG复合焊

激光焊简称为LBW，其原理是将激光束作为热源进行焊接。在焊接中会对激光器加以运用并将高功率密度的激光束发射聚缩在工件表面对其产生轰击作用，从而使热能得以产生，使工件融化并实现焊接目的。通过对激光焊的改进，激光-TIG复合焊逐渐得到应用，这种焊接技术是将前文所述的钨极惰性气体保护焊与激光焊结合到一起，以此提高焊接质量。

三、结束语

综上所述，镁合金焊接中依然存在一些缺陷，例如镁合金对氧气的化学亲和力一直以来都难以得到有效控制，例如在镁合金碎屑或粉尘在高温条件之下发生爆炸的可能性非常高，进而对工件质量与安全构成一定威胁。由此可见，针对镁合金及其焊接技术的研究与应用具有重要意义。

参考文献

[1] 孙德新，孙大千，李金宝等.镁合金焊接技术的研究进展及应用[J].材料导报，2006，20（8）：122-126.

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自动焊接技术是将焊接原理、自动控制原理、机械运动原理等进行了有机结合的一种加工技术，它实现了焊接过程的自动化。在自动焊接技术中，通过工件夹紧机构、脱料机构、焊枪夹紧机构、焊枪气动调节机构等装置完成了对工件和焊接设备的安装与定位，再通过导轨床体、转动机构、转动转台、气动尾顶滑台机构等装置实现了焊枪与工件的前后、左右、上下运动。

当前，自动焊接技术不仅采用了上述的各种原理和技术，同时大量运用了数字化技术和人工智能化技术，使得自动焊接技术向更高的一个技术平台延伸。埋弧焊、等离子弧焊、激光焊、激光复合焊、MIG/MAG焊、TIG焊、机器人焊接等都是自动焊接常用的设备与方法[1]。

二、机械加工行业对自动焊接的需求

在当今这个科学技术如此发达的时代，以往那种手动焊接技术已经很难满足时展的需要，随着自动焊接技术的不断发展，该技术对机械行业造成了非常深远的影响，自动焊接技术已经成为机械加工领域中不可缺失的一部分。我国于五年前就已经成为了世界上最大的钢材消耗国，用钢量已经超过了2亿吨，2014年我国的焊接材料生产总量为568万吨，其中仅埋弧焊丝的产量占比约10.5%，59.6万吨，年均增长率保持在10%左右。截止目前为止，从我国焊接领域的现状来看，自动焊接及时满足了机械加工领域中以下四个方面的需求。

（一）降低了人工成本

从企业的成本方面来讲，自动焊接技术因其工作效率高，大大降低了人工成本。在当今这个人工成本高涨的时代，自动焊接技术大大缓解了企业的用人成本，因此降低了企业的投入成本。

（二）降低了焊接危害

焊接技术被人们认为是一种对工作者身体有害的工种，手动弧焊中产生的弧光、烟尘、高温对人体的健康有着较大的影响，同时长时间的焊接操作对于工作者来讲是属于高强度的劳动。随着自动焊接技术的应用，不仅降低了工作者的劳动强度，还进一步缓解了人工焊接对工作者带来的压力与危害。

（三）满足了较高的焊接质量要求

对于高强度的焊接作业要求，如果仅仅是依靠人工手动来完成，焊接质量难以保证。随着科学技术的不断发展和人们对产品质量要求的不断提高，对于需要焊接加工的产品也逐渐向精细化、多元化的方向倾斜。因此，自动焊接因其种种优势取代了人工手动焊接。

（四）满足了企业竞争的要求

随着我国市场化经济的不断发展，企业之间的竞争力也在不断的升温，随着机械加工与制造行业全球化的到来，一个企业焊接设备与焊接工艺的好坏直接决定了该企业的核心竞争力[2]。自动焊接作为一种高效、节能、环保的先进加工设备和工艺，无疑在很大程度上提高了企业的竞争力。

三、自动焊接在机械加工中的应用

自动焊接设备是一种具有较高自动化程度的焊接设备，属于自适应控制类专机。它通过自身配备的传感器与电子检测线路，可自动跟踪焊缝的轨迹导向，甚至还可以自动完成对焊接参数地设置与调整。此外，它还能够利用诸如视觉传感触角传感器、光敏传感器等高等级传感器，通过与计算机系统、软件、数据库的配合，实现对参数调整的智能化，且人工操作十分简便。但是由于受到很多条件的限制，智能化焊接在实际生产中的应用较少 [3]。本文主要从自动化焊接专机与焊接机器人两方面来探讨自动焊接在机械加工中的应用。

（一）自动化焊接专机的应用

自动化焊接专机常用于一些大型设备的批量生产中，双丝焊接是自动化焊接专机采用的主要焊接方式，比如在推土机的焊接生产中，双丝焊接主要应用于主臂和车架的焊接。自动化焊接专机的使用大大提高了机械加工的生产效率，双丝焊接的效率一般是人工单丝焊接的2倍，而且采用双丝焊接，熔深较深，焊缝的力学性能更好。焊接自动化专机可用于直线、曲线等多种形式焊缝的焊接，焊接效率高，焊接过程中焊件的变形小，质量易于保障，适合大批量生产作业，同时还具有操作简单、成本低廉、安全可靠等优点，在机械加工中的应用较为广泛。自动化焊接专机具有很高的性价比。

（二）焊接机器人的应用

焊接机器人因其柔性化和数字化程度高、精度高、焊接质量稳定等特点，在机械制造企业的生产能力与竞争力方面起了非常重要的作用。焊接机器人在复杂的焊件中表现更为优异，它能够满足复杂焊接件的加工要求。

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激光技术是基于现代科学技术不断发展之上所形成的一种现代科形式，在农业机械制造中的合理应用，能够促进机械加工质量不断提升，提高农业机械的整体性能，从而推进我国农业机械生产与农业产业发展的顺利开展。

1 激光技术概述

1.1工作原理

科学研究表明，激光具有平行光束，同{性和单色波长的性能特征。在科学实验中，使用电管以电流或者光的能量对一些原子里含有易激发的物质或者某些晶体进行撞击，撞击后原子所带的电子处于一种高能量状态，当高能量的电子转化为平和的低能量时，原子会产生更大的能量，继而放出光子；该状态下，被释放出来的光子又不断撞击原子，原子继续产生光子，不断循环进行撞击与释放，而且持续往同一个方向运行，由此集中形成该方向的一束具有极强能量的光，形成所谓的激光原理。聚集的激光能量强大，可穿透各种材质。例如红宝石激光，该激光输出脉冲的全部能量不足以让冷水沸腾，却拥有穿透5mm钢板的能量。可见，尽管激光的光能一般，但功率密度极高，穿透力强大，这是一般的光束无法企及的，因此激光的这一优点被广泛应用于诸多行业。

1.2优越性

激光加工技术原理充分展示了该技术于其他处理技术的区别与优点。激光机工技术与材料进行零接触加工，没有对原件进行任何的直接性冲击。这一系列光束特性为激光加工技术带来了应用方面的先进性。根据激光加工技术的零接触加工原理，在对机械进行处理时，不会影响机械的原型，破坏性极低；激光光束具有极高的能量密集度，对于局部加工的机械，加工时间段，在激光照射部位没有任何不良影响，因此，在加工完毕后，机械受光束的热能量影响小，减少了不必要的后续加工程序；激光光束对于导向和聚焦工作十分灵活，能根据控制灵活实现所需调整，配合十分默契，在复杂机械的加工上得以领先应用。可见，激光加工技术的使用十分有效，对于产品的质量也得到较好保证，生产效率明显提高，在进行高精尖产品的加工上也得到了充分利用，加工过程不会造成污染，节省了材料，其优越性显著。

2 激光技术在农业机械制造中的应用

2.1激光切割技术

激光切割技术是激光加工技术中的重要组成部分，基于激光光束高密度对材料表面进行精准扫描，在短时间内促使被扫描部分迅速上升至上千摄氏度的高温状态，并在被扫描部分熔化后以高压气体吹走融化部分，从而实现激光切割。激光切割技术作为激光技术中的重要形式，在农业机械制造中发挥着重要的作用，能够通过激光光束聚能而达到目标，其在实际应用中能够产生较高的能量，因此与一般加工方式相比更具优越性与可靠性。基于激光切割技术的应用，农业机械制造质量得到可靠保证，在激光切割条件下，金属材料能够保持完整形态不变，在有效节约加工材料的同时，能够提高工作效率，降低成本，从而保障生产加工的综合经济效益。

就农业机械制造来看，其需要以厚度较大的金属材料作为支持，以促进机械制造加工各项操作的顺利开展。一般加工制造方法无法满足农业机械制造的综合要求，无法达到加工目的，并且所制造的农业机械精准度不足。而激光技术的合理应用，具有较强的穿透力，通过激光切割技术，即便是相对厚重的金属板也能够实现有效切割，保证工件制造精度，在农业机械制造中的应用，为机械产品质量与精度提供可靠保证，并降低机械制造材料成本，因而具有良好的应用价值。

2.2激光焊接技术

激光焊接技术在当前农业机械制造中也发挥着重要的作用，一般焊接技术是无法与之相媲美的。激光光束能够实现能量的聚集，而激光焊接技术正是通过能量的聚集将光束照射到待焊接工件表面，促使其部分溶解，之后进行规范焊接并加以冷却处理。激光焊接技术在实际应用中具有熔池净化功能，保证金属焊缝绝对纯净，从而对相同或不同的金属材料进行规范焊接。激光焊接技术是基于热传导原理的基础上所实现的，当激光照射于材料面时，表面受热并逐步向内分散，内部受热并使得工件熔化，促使熔池形成，为焊接操作的顺利进行提供可靠保证。在焊接过程中，部分金属器械部位难以靠近，传统焊接技术无法得到有效应用，焊接难度较大，而激光焊接技术则能够实现远距离、零接触焊接，应用便捷程度较高。

激光焊接技术在农业机械制造中的应用，通过其自身良好的电磁学性能、机械性能以及抗腐蚀性能，能够在一定程度上控制焊接材料变形问题，保证后重金属穿透效果，从而提高农业机械制造的精准度与可靠性。在农业机械制造中可以对激光焊接技术加以引进与应用，包括播种机、收割机等，此类设备与地面接触较多，往往会产生较大的阻力，从而对机械设备接触面磨损较为严重。通过激光焊接技术的合理应用，能够有效提高农业机械焊接面质量，延农业机械使用寿命，并有助于优化农业机械的使用性能，推进农业生产活动的高效开展。

2.3激光快速成型技术的应用

激光快速成型技术的应用较为先进，该技术的工作原理主要通过将CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等技术集成综合运用集成。与传统制造方法相比具有互换性高，复制性好，成本低，加工周期短等优点。激光快速成型技术采用非接触的加工模式，没有传统加工的残余力问题，工具的更新问题，无切割、噪声等，有利于保护环境；可实现快速铸造，快速模具制造，特别适用于新品的开发和单件零件的生产。据资料显示，采用激光快速成型技术后，制造费用可降低50%以上，加工周期可缩短至80%，具有很大的优越性。但这一优越性在农业机械制造中的运用还比较有限，主要是由于农机制造向来都是以传统的制造方式生产，对激光技术的了解不足，没有投入到使用中。但随着农业工业化的继续发展，农机制造企业自身的实力也不断提高，市场对农机产品的质量方面有更高的要求，激光加工技术在农机制造方面的应用趋势不可避免。

3 结束语

总而言之，为促进激光技术的优越性及独特性得到充分发挥，加大力度探讨激光技术在农业机械制造中的应用是非常必要的。激光技术具有广阔的发展前景，在工业、化学、电子等行业内得到广泛应用，基于其时间控制性与空间控制性能够促进农业机械制造各项工作的高效开展，从而为社会生产活动提供可靠的技术支持，促进社会经济的不断发展进步。

参考文献：

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中图分类号：TG47 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0120-01

焊接技术作为生产汽车的必要技术，其存在很多的优势，同时也面临着诸多挑战。一方面材料在新的时代已经产生了一些变化，实现了从黑色金属向有色金属的过渡，实现了从金属材料向非金属材料的过渡，材料的结构和功能也发生了一些变化，实现了从多维性材料向低维性材料的过渡。现在单一的材料已经不常见了，复合材料的应用在增多，新材料应用于汽车制造业必然对焊接技术提出了更高的要求。本文对焊接新技术进行分析，阐述焊接技术在汽车生产中的应用。

1 焊接技术在轿车生产中的应用

在汽车的生产过程中，人们运用电阻焊接的方法，这种方法运用电学、传热学和冶金学等多门学科，因此，要想使焊接质量提高，就必须对电学的相关因素进行控制。电阻焊接工艺是在制定参数的基础上实现的，现在随着计算机技术的高速发展，实现了数值模拟技术，计算机实现了对数据的筛选工作，人们在车间就不用再花费大量的时间来筛选数据，节约了大量的人力、物力和财力，提高了汽车制造商的经济效益。尤其是在近几年来汽车制造业的蓬勃发展，在汽车车身的薄板结构的装配过程中，使用电阻焊接的方法，采用铝合金等新的复合材料，增强了焊接的性能。

2 自动焊接技术的特征

自动焊钳是由钳身、电极、加压器和安装板等组成。电极直接应用于导电，形成焊接点，并可以发挥良好的散热效果，根据焊接的位置和周围工件形状的差异，电极可以制作成弯形、直形和帽形，在进行焊接时，电极帽和电极杆要频繁地与零件接触，要承受焊接时带来的压力，因此，电极帽和电极杆容易发生变形和磨损，因此，需要经常更换电极帽和电极杆。为了在焊接过程中节约材料，要将电极进行分离式设计，将电极的夹头和电极帽分开设计，夹头和电极帽用椎体进行连接，这样容易被磨损的电极杆就可以设计成能互换的通用件，这样就提高了焊钳的使用效率。

自动焊钳有气压和油压两种加压动力源，气压系统的结构特别简易，且可靠性比较高，系统的反应速度快，系统的使用效率高，因此，气动加压的方法被汽车制造业广泛应用。气缸应该确保焊接时有充足的焊接压力，它的大小应当根据焊接部位的冲压件没有压痕为标准，同时要确保焊接的牢固，在对薄板进行焊接时，压力一般在3000-5000N，为了保障气缸的外形尺寸比较合理，一般在焊接时采用活塞增压气缸。

在电极臂内应该设置冷却水管，是焊钳在工作时可以行使冷却水循环的通路，确保电极具有良好的冷却设施。

安装板是自动焊接技术与运动机构的结合体，整个焊接过程是通过安装板的连接实现各点的连接的。安装板与焊钳之间的位置要根据焊接的要求来设定，在实际情况下，一定要保障自动焊钳与机械装置之间是绝缘的，通过使用绝缘套和绝缘垫片来实现两者的绝缘。

3 车身自动焊接技术分析

自动焊钳通过安装板与运动机构连接，采用机械装置的驱动力来完成“原位―到位―焊接―移位―再焊接―回位”的操作，完成每个位置的焊接后，可以将自动焊钳看作三自由度的机器人，这样可以高效地对工件进行定位，同时又能提高焊接的效率，减少人力耗损。

1）运动形式。自动焊钳在车身的焊接工作中可以确定焊接点，也可以采用自动焊钳进行多个焊接点的连接，自动焊钳按照基座的运动形式可以分为固定式焊接、旋转式焊接和移动式焊接。

在焊接的过程中，自动焊钳的电极的闭合位置的确定应该根据工件数模的原理来确定，电极的方向必须与焊接处的工件面成垂直状态，与焊接夹具的工作原理相同，自动焊钳在不工作的时候，应该将工件取出。进行焊接时，可以按照固定的支架将自动焊钳与焊台连接，在实际的操作中常常避开与工件的干涉，将自动焊钳移动。自动焊钳在气缸的驱动中进旋转，这种措施比较简单、可靠，已经被广泛地应用于汽车制造中。

2）自动焊接系统。自动焊接系统是由自动焊钳、焊钳变压器、时间调节装置和二次回路构成的，焊接的变压器与整流器可以为焊接工作提供电力资源，一台焊接变压器只能给一把焊钳提供电源。时间调节器将焊接电流的频率改变，起到调节焊接时间的作用。二次回路实现了焊接变压器与自动焊钳的链接，使之形成焊接的二次回路，二次回路是由铜电极和二次电缆组成，铜电极和焊钳的运行状态是由行程开关控制的，形成开关对铜电极的运行状态检测后将检测信号发送到主控制系统，协调焊钳的运行，整个焊钳在主控制系统的控制下实现自动的焊接。

驱动气缸为焊钳提供驱动力，速度的调整采用的是出口节流的方式，保证焊钳具有较大的启动速度，可以平稳地运行，焊钳具有较强的缓冲能力。加压气缸为自动焊钳提供了加压力。焊钳的压力与焊点处部件的厚度密切相关，因此，要对减压阀进行控制，从而对进气压力进行调节。

4 焊接技术在汽车制造业中应用的趋势

现在，机器人焊接技术已经广泛应用于汽车制造业，汽车的底盘、导轨和座椅的框架都需要焊接技术。自动化柔性生产技术的发展，使机器人焊接技术集灵活性和自动化于一体，实现了焊接生产线的自动化。机器人焊接技术安装了焊钳存储库，焊接工人可以根据焊接的不同位置从存储库中自行选择合适的焊钳，传输设施已经实现了无人驾驶的柔性化更好的感应型导向车。随着汽车制造业的不断发展，汽车车身的焊接技术也实现了自动化发展，现代化的管理方法与先进的焊接技术的统一，对汽车制造业的发展具有重大的意义。

5 结束语

近年来，国内外都比较重视焊接技术的发展和改善，焊接技术的发展对提高产品质量和性能，提高制造业生产效率，减少生产过程中成本的消耗具有深远的意义。焊剂技术作为汽车制造业不可或缺的加工技术，在迅猛发展的同时也受到了信息化巨浪的冲击。我国为了促进汽车制造业的进一步发展，应该将计算机技术与焊接技术统一，改进对焊接程序的编制，减少现场调试的时间，通过计算机技术高效而准确地获取焊接的信息，以此来提高我国汽车制造业的水平，使汽车制造业的经济效益和社会效益有所提高。

参考文献

[1]杨忠敏.分析汽车生产中的铝合金焊接技术[J].现代焊接，2012（12）.

[2]袁绮声，苗振.汽车制造中的焊接技术探究[J].电焊机，2014（03）.

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随着焊接工艺在汽车制造中的不断应用和发展，对于焊接的功能实现和外观都有着不断提高的要求，为适应社会需求，人们不断研究新的焊接技术工艺，以达到高质量、高效率、成本低、美观大方的目的。混合激光焊接技术的应用，让我们离目标越来越近。

一、混合激光焊接技术的工作原理

混合激光焊接技术是采用传统的金属及气体电弧焊和激光焊接技术的优点，进行合理化结合，主要利用电弧加热填充金属和工件，达到金属融合的效果。

混合激光焊接技术受气体等因素的影响较多，为达到降低机器成本的目的，我们要通过对各个有影响的参数进行控制，减小谐振腔的尺寸，降低混合激光焊接技术的供能成本，确定混合激光焊接中焊丝的给进位置。激光推动焊丝进入熔融焊池，降低熔融焊丝所需的二次能量，这个过程中为提高焊接速度，我们采用了拖尾式的混合激光焊接技术进行焊丝给进。混和激光焊接的电弧在焊丝填充到达尾部时产生等离子，并对基底材料进行蒸发，这时会在熔融焊接池的边缘出现一个小凹陷，这个凹陷能够起到降低激光光束需要穿透的深度，提高了穿透性能。

二、混合激光焊接技术的特点

混合激光焊接技术在汽车制造中的应用有以下特点：（1）在进行混合激光焊接过程中添加的辅助材料，施加给焊缝晶格组织的影响，使得焊缝的韧性较高；（2）熔深更大，焊缝焊接能力强；（3）减少人工，减少投资；（4）焊缝背面下垂在没有烧穿时的适用范围更加广泛；（5）焊接速度快；（6）焊接热量产生的少；（7）焊缝的宽度和突出小，强度高；（8）生产效率高；（9）光学设备配置性能高；（10）对焊接产生的缝隙弥补合理，效果高；（11）钣金件缝隙的连接能力提高；（12）提高车身刚度，提升汽车安全性；（13）车身重量减小，有省油效果；（14）焊接精度高；（15）前期投入太高，包括配套设备和保护气体的投资。

三、混合激光焊接技术中对保护气体的选择

现在在汽车制造中使用最多的是二氧化碳、氩和氦等气体作为电弧和熔池的保护气体，在这些保护气体中，氦气控制粒子大小最为合理，这是由其平均蒸汽粒子最小决定的。但是在电离率和等离子体电压方面，氦气虽然有着很大的优势，但是分子质量却比氩气小。因此，我们发现，在选用氦气作为保护气时，只有保证流速足够能将激光光束路径上的金属进行蒸发并排出，虽然效果非常好，但是氦气的价格却较高，这无疑是增加了焊接成本，增加了汽车整车成本。为了弥补氦保护气的价格缺陷，同时实现抑制等离子体，排出蒸汽粒子，达到优化保护气，降低成本的目的，我们引进了使用40%～50%的氩气混合气体，这种混合气体的比重越高，对于排除蒸汽粒子的流速需要就越低。混合气体在汽车制造中进行焊接工艺时产生的惰性对焊接起到加速的作用，降低报废率。将二氧化碳或者氦气按照一定的比例混合氩气，用于混合激光焊接过程中的二次保护气，使焊接的性能得到很大的提高，产生电弧电压更高，焊珠的外形扩大，增强了电弧稳定性。因为这些气体的价格高昂，因此在运输过程中一定要确保安全，同时还要相对更为经济，这样我们才能真正达到降低制造成本的目的。

四、混合激光焊接技术在现代汽车制造中的应用

随着激光焊接技术的不断发展，各个汽车企业纷纷引进最新的焊接工艺，直接影响着其在汽车制造业中的行业竞争力，混合激光焊接技术的种种优点在汽车制造中发挥充分，可以大大降低制造成本，提高铝合金材料性能，已经在大众、宝马等知名制造公司。例如：宝马5系列轿车的铝合金隔板；大众Phaeton D1的车门；大众Golf、Audi A4和A6、Passat的车顶等等。在汽车制造中使用混合激光焊接技术的主要汽车公司有：大众、通用、奔驰、日产、菲亚特、福特、宝马、丰田，还有国内的奇瑞。

目前，混合激光焊接技术已经被广泛应用于汽车制造业中，并不断完善，推动汽车制造业的发展，同时汽车制造业的飞速发展，不断提出新的需求，从而反过来促进混合激光焊接技术的不断优化。为了满足人们对汽车质量、功能和外观的新需求，要求我国汽车制造企业一定要根据实际情况，引进最新的焊接工艺，提高汽车制造中的工作效率和产品质量，同时降低成本，从而达到企业稳定、持续发展的目标。因此，在汽车制造中广泛应用混合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。在汽车制造业的发展中，混合激光焊接技术的优化，降低成本，运输的经济性和安全性仍需要我们不断探索，推动我国汽车制造业的快速发展。

篇（9）

一、激光焊接技术的基本原理

激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左InZ的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用Ar、He、CO，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。

二、激光焊接技术的应用领域

（1）制造业领域。20世纪80年代后期，千瓦级激光器成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。90年代美国通用、福特和克莱斯特公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。日本的本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用的越来越多。（2）粉末冶金领域。随着科学技术的不断发展，许多技术对材料有特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在20世纪80年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。（3）电子工业领域。激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小，加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示了独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05～0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，电弧焊容易焊穿，等离子焊稳定性差，影响因素多，而采用激光焊接效果很好。（4）生物医学领域。生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及Jain用激光焊接输卵管和血管的成功及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及对功能恢复及激光焊料选择等方面，刘铜军在激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点，将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。（5）其他领域。在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20钛合金、HE130合金、Li-ion电池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

参 考 文 献

[1]游德勇，高向东．激光焊接技术的研究现状与展望[J]．焊接技术．2008（4）

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激光焊接已逐渐受到人们关注，激光焊接技术拥有高精度、高质量、低变形、高速度和高效率的特点。1970年以后，随着金属铝等焊接物质的研制成功，激光焊接技术在其他领域中也得到推广和应用。尤其是在制造业，冶金业以及生物医学方面应用较为广泛。后来，随着航天技术的发展，激光焊接技术逐渐被应用到了航天领域。

1 国内外焊接技术中激光焊接技术的研究现状

1.1 国外激光焊接技术的研究现状

目前国外的激光焊接技术已比较成熟，以美国为首的发达国家非常注重激光焊接技术的发展状况。将激光焊接技术列入国家的发展计划当中，并投入大量资金用于激光焊接技术的研究与人员的培训。发展过程中也注意传统产业的优势，做到激光焊接技术与传统产业相结合。由于发展比较早，目前发达国家的激光焊接技术存在很多优势，主要有，热影响区极小，而且焊接过程中无热损伤的现象，焊接速度比一般的烙焊要快10-100倍。焊接点极小，最大程度的避免了杂质的污染和腐蚀程度，此外，焊点的抗裂性能也非常高。

1.3 国内激光焊接技术的研究现状

国内焊接技术由于起步比较晚，发展也相对缓慢。近年来，由于政策的要求以及环保的需要，激光技术才逐渐被广泛应用。对激光焊接的研究也主要集中在激光焊接的形成机理、检测、分析、控制等。一些高校也逐渐开展激光焊接的相关课程，比如通过分析超细粒钢的焊接性及激光焊接的特点，进行了400MPa和800MPa种超细晶粒钢的激光焊接试验。目前国内对于高强度的激光焊接焊性方面的研究还存在很多不足的地方，缺少很多相关数据，还需要培训更多的专业人员进行深入研究。

2 焊接技术中激光焊接技术的应用

随着激光焊接技术的逐渐成熟，其应用领域也不断扩大。但是由于激光焊接设备的成本和维修费用比较高，除了一些大批量生产或者规模零件焊接的行业，激光焊接技术很少应用。欧美的激光焊接技术主要应用于金属加工业和汽车制造业，而亚洲地区的激光焊接技术较多的应用于半导体工业和电器工业。

2.1 制造业的应用

在国外，激光焊接技术在轿车制造中应用十分广泛，并以比较高的速度增长。日本在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸汽发生器细管的维修；激光焊接技术在造船中也比较普遍，传统焊接工艺中的焊后变形是造船业面临的主要问题，而激光焊接由于具有焊后热影响区小、热损伤小、焊后抗裂性能高的特点，焊后基本没有明显的变形；由于采用激光焊接，一定程度上减轻了船身的重量，在造船业中发挥了很重要的作用。

2.2 冶金行业的应用

现如今，越来越多的粉末冶金材料走向市场，它与其他零件的连接问题逐渐显现出来，使粉末冶金的应用受到限制。而激光焊接技术由于结合强度低、焊接轻度高以及很好的耐高温性为粉末冶金材料的发展开辟了新的道路。

2.3 汽车工业的应用

汽车工业作为发达国家的重要经济来源一直就是各国研究的重点。激光焊接技术在提高车身强度的同时也大大减轻了车身重量，降低了汽车的生产成本。目前激光焊接技术在很多中高档汽车中已广泛使用。

2.4 电子工业的应用

由于激光焊接技术在焊接过程中对机械的损伤程度较小而且大都可以避免，特别符合电子行业的要求。激光技术的高精度、无污染、热影响区小等优点也使得激光焊接技术在电子工业中得到广泛的应用。目前，激光焊接技术已经逐渐被运用到电子工业中，例如，很多商家均利用激光焊接工艺生产重传感器。但激光消融、激光电镀等原理方面还在研究当中。

2.5 生物医学的应用

1970年以后，有关生物组织的激光焊接开始出现，主要应用于血管和输卵管的焊接。随着激光焊接优越性逐渐被研究人员发现，各种生物组织的激光焊接逐渐得到推广。激光焊接在生物医学中呈现出不同的焊接优势。主要有，手术部位吻合速度快。而且愈合过程中没有异物反应，修复后的组织能够按照原来的生长特点来生长。研究人员也在进一步研究激光焊机焊接在生物医学领域的应用。

2.6 航空航天领域的应用

以美国为首的发达国家在20世纪70年代初涉激光焊接技术在航空航天领域的应用。他们培训了专业的研究人员，对航天工业中的各种容器及轻量级结构立项，开展了长达7年多年的激光焊接应用研究。新的研究成果取代了原有的铆钊一，提高了机身的强度，减轻了机身的重量。我国在航空航天领域的激光焊接技术也是比较先进的，开始对航天领域中所用的各种合金进行激光焊接技术的研究，并取得了很好的成果，而且已逐渐投入使用。激光焊接由于很高的精密度以及可靠性，使其在该领域应用中显现的优势明显强于其它方法的焊接技术。

2.7 塑料加工中的应用

国外对于塑料加工中的激光焊接已经处于领先水平，而我国仍处于研究开发阶段。激光焊接热损伤小的优点使其在塑料加工方面的优势突出。焊接过程中激光束大多能够通过不同层次的材料，而且更容易通过热传导被吸收成为焊接区域。塑料加工中的激光焊接比传统的焊接工艺污染程度更小，质量更好，也为激光焊接技术的应用提供了更广阔的前景。

3 结语

21世纪以后，随着激光焊接技术耐高温、热损伤小、抗裂性能好等优点逐渐显现，激光焊接技术的研究领域也将越来越广泛。研究人员对于焊接技术中的激光焊接研究也在实践中逐渐进步。激光焊接技术发展到目前，已有逐渐取代传统焊接技术的趋势。

参考文献：

篇（11）

中图分类号：O434文献标识码： A

焊接技术作为生产汽车的必要技术，其存在很多的优势，同时也面临着诸多挑战。一方面材料在新的时代已经产生了一些变化，实现了从黑色金属向有色金属的过渡，实现了从金属材料向非金属材料的过渡，材料的结构和功能也发生了一些变化，实现了从多维性材料向低维性材料的过渡。现在单一的材料已经不常见了，复合材料的应用在增多，新材料应用于汽车制造业必然对焊接技术提出了更高的要求。本文对焊接新技术进行分析，阐述焊接技术在汽车生产中的应用。

一、改革开放后引进的先进焊接技术

20 世纪80 年代末，一汽在CA141生产线上采用了两台点焊机器人，一台为联邦德国KUKA公司生产，一台由广州机床所生产，用于焊接驾驶室顶盖和前后风窗。通过这两台机器人的使用，人们看到了焊接机器人生产的优点及应用前景，但由于投资及产品本身的原因，还不能大规模的使用机器人代替人工生产。80 年代后期上海大众率先与国外合资生产轿车，虽然其焊接工艺方法与国外当时的汽车焊接技术水平相差甚远，但其大工业化生产轿车的焊接装配、物流的理念与技术给了我们很大的启示，并且有了一个让我们深入了解国外先进焊装技术的“窗口”，使我们有了现代化轿车生产对总成尺寸精度、零件表面状态、生产车间环境要求的全新概念。

20 世纪90年代初，一汽与德国大众合资建设现代化的轿车生产基地，其焊装线虽然是国外的二手设备，但其投入使用后的自动化程度、物流方式让许多从事汽车焊接技术的人耳目一新，对现代化汽车生产线有了新的理解和认识。随后，二汽在其载货车、轻型车项目中都引进了国外的焊接机器人，其中还有一条无人焊接线，人们切实体会到了机器人焊接技术不仅仅是减少了操作者的数量和劳动强度，对提高产品质量、满足高标准要求也是必不可少的。可以说，20 世纪90年代以来的技术引进及生产设备、工艺装备的引进使汽车行业实现了轿车生产的规模化起步，对保证产品质量、实现平稳生产起到了重要作用。但这一结果对国内的焊接设备生产厂家造成了很大冲击，国内厂家主要在载货车生产线及轿车配套装备和单工位焊机方面做了一些工作。

二、焊接技术在轿车生产中的应用

在汽车的生产过程中，人们运用电阻焊接的方法，这种方法运用电学、传热学和冶金学等多门学科，因此，要想使焊接质量提高，就必须对电学的相关因素进行控制。电阻焊接工艺是在制定参数的基础上实现的，现在随着计算机技术的高速发展，实现了数值模拟技术，计算机实现了对数据的筛选工作，人们在车间就不用再花费大量的时间来筛选数据，节约了大的人力、物力和财力，提高了汽车制造商的经济效益。尤其是在近几年来汽车制造业的蓬勃发展，在汽车车身的薄板结构的装配过程中，使用电阻焊接的方法，采用铝合金等新的复合材料，增强了焊接的性能。

三、汽车焊接工艺的应用领域分析

在汽车领域中，由于越来越多的高新技术被应用，使得汽车生活更加丰富。对于我国而言，随着汽车保有量的不断增加，汽车后市场出现了井喷的状态。在汽车后市场中，汽车的维修与保养占据着非常重要的地位，也让汽车的服务产业有了较大的发展。对于汽车的焊接工艺而言，最早是应用于汽车的车身焊接。但是，随着技术的发展以及车身制造工艺的发展，汽车车身开始使用模具制作，从而降低了因为焊接而造成的车身问题。那么，对于现代化的汽车生产而言，汽车的焊接工艺主要应用于的领域。

第一，在汽车的维修领域中有非常广泛的应用；汽车维修属于汽车后市场领域，由于汽车驾驶的过程中，难免会出现碰撞的现象，从而造成了汽车车身或者是相关配件的损坏。因此，在这种情况下，就可以使用汽车的焊接工艺，将损坏的部分采用焊接的方式，从而进行汽车的维修工艺。

第二，人们对于汽车的装饰和改装越来越感兴趣。虽然在汽车检测的过程中，对于擅自改装会进行处罚，但是有车一族们仍然热衷于对于汽车的改装和装饰。其中，对于汽车尾翼的安装非常常见。汽车安装尾翼以后，就显得非常运动动感，有一种非常霸气的感觉。因此，为了让汽车的外观更加个性鲜明，需要对汽车的外观进行相关的改装，从而实现车主所需要的效果。而对于尾翼的加装而言，就一定要采用焊接技术，从而使得汽车的尾翼牢固坚实。因为安装尾翼还是存在一定的风险的，当车速达到一定程度的时候，就需要保证汽车的尾翼的稳定性。

第三，对于汽车的车身配件的焊接工艺；汽车在使用的过程中，经常需要在配件方面进行焊接，此外对于在配件之间的结合方面，也需要在适当的情况下使用汽车焊接技术。因此，对于汽车的焊接工艺而言，主要在车身焊接、汽车改装以及汽车配件之间主要进行应用。

四、自动焊接技术的特征

自动焊钳是由钳身、电极、加压器和安装板等组成。电极直接应用于导电，形成焊接点，并可以发挥良好的散热效果，根据焊接的位置和周围工件形状的差异，电极可以制作成弯形、直形和帽形，在进行焊接时，电极帽和电极杆要频繁地与零件接触，要承受焊接时带来的压力，因此，电极帽和电极杆容易发生变形和磨损，因此，需要经常更换电极帽和电极杆。为了在焊接过程中节约材料，要将电极进行分离式设计，将电极的夹头和电极帽分开设计，夹头和电极帽用椎体进行连接，这样容易被磨损的电极杆就可以设计成能互换的通用件，这样就提高了焊钳的使用效率。

自动焊钳有气压和油压两种加压动力源，气压系统的结构特别简易，且可靠性比较高，系统的反应速度快，系统的使用效率高，因此，气动加压的方法被汽车制造业广泛应用。气缸应该确保焊接时有充足的焊接压力，它的大小应当根据焊接部位的冲压件没有压痕为标准，同时要确保焊接的牢固，在对薄板进行焊接时，压力一般在3000-5000N，为了保障气缸的外形尺寸比较合理，一般在焊接时采用活塞增压气缸。在电极臂内应该设置冷却水管，是焊钳在工作时可以行使冷却水循环的通路，确保电极具有良好的冷却设施。安装板是自动焊接技术与运动机构的结合体，整个焊接过程是通过安装板的连接实现各点的连接的。安装板与焊钳之间的位置要根据焊接的要求来设定，在实际情况下，一定要保障

自动焊钳与机械装置之间是绝缘的，通过使用绝缘套和绝缘垫片来实现两者的绝缘。

五、车身自动焊接技术分析

自动焊钳通过安装板与运动机构连接，采用机械装置的驱动力来完成“原位―到位―焊接―移位―再焊接―回位”的操作，完成每个位置的焊接后，可以将自动焊钳看作三自由度的机器人，这样可以高效地对工件进行定位，同时又能提高焊接的效率，减少人力耗损。

（一）运动形式。自动焊钳在车身的焊接工作中可以确定焊接点，也可以采用自动焊钳进行多个焊接点的连接，自动焊钳按照基座的运动形式可以分为固定式焊接、旋转式焊接和移动式焊接。

在焊接的过程中，自动焊钳的电极的闭合位置的确定应该根据工件数模的原理来确定，电极的方向必须与焊接处的工件面成垂直状态，与焊接夹具的工作原理相同，自动焊钳在不工作的时候，应该将工件取出。进行焊接时，可以按照固定的支架将自动焊钳与焊台连接，在实际的操作中常常避开与工件的干涉，将自动焊钳移动。自动焊钳在气缸的驱动中进旋转，这种措施比较简单、可靠，已经被广泛地应用于汽车制造中。

（二）自动焊接系统。自动焊接系统是由自动焊钳、焊钳变压器、时间调节装置和二次回路构成的，焊接的变压器与整流器可以为焊接工作提供电力资源，一台焊接变压器只能给一把焊钳提供电源。时间调节器将焊接电流的频率改变，起到调节焊接时间的作用。二次回路实现了焊接变压器与自动焊钳的链接，使之形成焊接的二次回路，二次回路是由铜电极和二次电缆组成，铜电极和焊钳的运行状态是由行程开关控制的，形成开关对铜电极的运行状态检测后将检测信号发送到主控制系统，协调焊钳的运行，整个焊钳在主控制系统的控制下实现自动的焊接。驱动气缸为焊钳提供驱动力，速度的调整采用的是出口节流的方式，保证焊钳具有较大的启动速度，可以平稳地运行，焊钳具有较强的缓冲能力。加压气缸为自动焊钳提供了加压力。焊钳的压力与焊点处部件的厚度密切相关，因此，要对减压阀进行控制，从而对进气压力进行调节。

六、现代科技在汽车焊接工艺中的应用

随着现代科技的不断发展，汽车焊接工艺中也不断的引入了现代的科技技术。其中最为重要的就是计算机技术，计算机的单片机远程通信技术以及3Dmax 等技术开始不断应用到汽车的焊接工艺中。由于人工焊接技术容易在焊接的过程中出现失误，无法实现循迹操作，从而造成焊接的不完美。因此，采用计算机单片机技术，可以进行程序编译，将需要焊接的部分利用3Dmax 进行仿真，从而保证在焊接的过程中，其能够实现完美的循迹焊接，降低了焊接过程中出现的失误。此外，在焊接的工艺方面，又引入了一些工艺以及化工技术。传统的高温焊接技术，不仅仅容易造成伤害，更是对操作人员有一定的影响。因此，使用现在的氩弧焊焊接技术，虽然温度更高，但是焊接的质量有所提高。对于焊接的接口以及焊面的平整度，都有了显著的提高。因此，随着现代科技的不断发展，促进了多个行业工艺的提升。对于汽车的焊接工艺而言，引入计算机技术并且实现真正的智能化以及自动化焊接，从而让焊接工艺更加安全方便，有效的提升焊接的效率，保证在焊接的过程中，达到质量的提升以及客户的满意提升。总之，要充分适应时代的发展，让更多的现代科技不断的应用到汽车的焊接工艺之中，从而保证其在不断的发展过程中，符合现有时代的发展理念，满足客户不断提升的硬性要求，实现现代化的汽车焊接工艺。

激光焊接过程检测原理示意图

七、焊接技术在汽车制造业中应用的趋势

现在，机器人焊接技术已经广泛应用于汽车制造业，汽车的底盘、导轨和座椅的框架都需要焊接技术。自动化柔性生产技术的发展，使机器人焊接技术集灵活性和自动化于一体，实现了焊接生产线的自动化。机器人焊接技术安装了焊钳存储库，焊接工人可以根据焊接的不同位置从存储库中自行选择合适的焊钳，传输设施已经实现了无人驾驶的柔性化更好的感应型导向车。随着汽车制造业的不断发展，汽车车身的焊接技术也实现了自动化发展，现代化的管理方法与先进的焊接技术的统一，对汽车制造业的发展具有重大的意义。

八、未来汽车工业发展对焊接技术的需求

汽车技术向着节能、安全、环保的方向发展，凡是对汽车的动力性、经济性、可靠性、耐久性、操纵稳定性、安全性、低排放等方面有利的焊接技术都将有广泛的应用空间。如现在载货车厂也要达到“2mm工程”的目标，轿车车身的生产厂进一步提高了要求。据相关人员介绍，车身上600个激光焊点用一个激光头只需12min就可以全部焊完。激光焊出的车身整体性好，对减振、安全都有利，但设备投资太大，对零件和维护人员的要求也很高，因此应降低成本，提高普及率。原有的工艺技术水平也有待于进一步提高，如很多汽车零件中对摩擦焊都有相位要求，国内相位摩擦焊技术不过关，引进国外设备价格又非常昂贵，并且担心维护及改造问题，使得这一工艺的应用受到限制。

目前，国内的焊接装备生产厂家综合技术实力不足，不具备设计制造高水平的成套焊装线的能力。面对汽车行业的激烈竞争又不允许国内的汽车生产厂家用国产的装备进行试验，只好成套引进，使得国内焊接装备生产厂家近年来与国外水平的差距越来越大，一些较大的焊机厂连生存都遇到了问题。国内汽车焊接生产水平与国外逐渐接近，而国内焊接装备制造水平与国外差距逐渐加大，这一矛盾目前应当予以考虑，仅靠国内焊机厂自身的力量难以解决。总之，汽车制造技术的发展是相当快的，为焊接工作者带来了挑战与机遇。

结束语

近年来，国内外都比较重视焊接技术的发展和改善，焊接技术的发展对提高产品质量和性能，提高制造业生产效率，减少生产过程中成本的消耗具有深远的意义。焊剂技术作为汽车制造业不可或缺的加工技术，在迅猛发展的同时也受到了信息化巨浪的冲击。我国为了促进汽车制造业的进一步发展，应该将计算机技术与焊接技术统一，改进对焊接程序的编制，减少现场调试的时间，通过计算机技术高效而准确地获取焊接的信息，以此来提高我国汽车制造业的水平，使汽车制造业的经济效益和社会效益有所提高。

参考文献

[1]王磊,张春晖,刘海松. 汽车生产中的焊接技术研究[J]. 硅谷,2014,（14）.