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高能束及特種焊接技術及其發展(5)

4 國內高能束流焊接現狀

    在國內,高能束流焊接越來越引起更多相關人士諸如焊接、物理、激光、材料、機床、計算機等工作者的關注。國內在設備水平上,與國外有一定差距,但在工藝研究上,水平則較為接近,甚至在某些方面還有自己的特色。

4.1 激光焊接

    在設備生產與研究上,主要有華工的氣體激光加工國家工程中心、電子部11所的固體激光加工國家工程中心、中國大恒激光工程公司、上海團結百超數控激光設備有限公司等,主要生產千瓦級的CO2激光設備和1千瓦以下的固體YAG激光設備。

    國內對激光焊接研究主要集中在激光焊接等離子體形成機理、特性分析、檢測、控制、深熔激光焊接模擬、激光—電弧復合熱源的應用、激光堆焊、超級鋼焊接、水下激光焊接、寬板激光拼焊(Tailored Blank Laser Welding)、填絲激光焊、鋁合金激光焊、激光切割質量控制等。從事激光焊接研究比較多的主要有華中理工大學、國家產學研激光技術中心、清華大學、哈爾濱焊接研究所、北京航空工藝研究所、哈爾濱工業大學、西北工業大學等。清華大學從聲和電的角度,分析了熔透狀態的聲信號,提出了激光焊接等離子體的等效電路及電特性數學模型;在抑制等離子體的負面效應方面,清華大學張旭東、陳武柱等提出了側吸法;國家產學研激光技術中心的肖榮詩、左鐵釧提出了雙層內外圓管吹送異種氣體法;西北工業大學的劉金合提出了外加磁場法。哈爾濱焊接研究所引進德國HAAS公司生產的2kW Nd:YAG激光發生器,建立了大功率固體激光加工中心,開展了材料為碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等多種材料的大功率固體激光焊接工藝研究以及激光—電弧復合熱源焊接技術研究。

4.2 電子束焊接

    我國自行研制電子束焊機始于60年代,至今已研制生產出不同類型和功能的電子束焊機上百臺,并形成了一支研制生產的技術隊伍,能為國內市場提供小功率的電子束焊機。

    近年來,出現了關鍵部件(電子槍,高壓電源等)引進、其它部件國內配套的引進方式,這種方式的優點是:設備既保持了較高的技術水平,又能大大降低成本,同時還能對用戶提供較完善的售后服務。北京航空工藝研究所以此方式為某航空廠實施設備的總體設計和總成,實現了某重要構件的真空電子束焊接;桂林電器科學研究所也通過這種方式開發了HDG(Z)-6型雙金屬帶材高壓電子束連續自動焊接生產線,該機加速電壓120kV、束流0~50mA、電子束功率6kW,帶材運行速度0~15m/min,從而使我國擠身于世界上能生產這種生產線的幾個國家之一。北京中科電氣高技術公司近期為上海通用汽車公司研制成功自動變速車液力扭變器渦輪組件電子束焊機,70 s內可完成兩條端面圓焊縫的焊接,并已投入商業化生產。

    目前,以科學院電工所的EBW系列為代表的汽車齒輪專用電子束焊機占據了國內汽車齒輪電子束焊接的主要市場份額;我國的中小功率電子束焊機已接近或趕上國外同類產品的先進水平,而價格僅為國外同類產品的1/4左右,有明顯的性能價格比優勢。

    在機理及工藝研究上,北京航空工藝研究所、北京航空航天大學、天津大學、上海交通大學、西北工業大學、中國科學電工所、桂林電器科學研究所、西安航空發動機公司、航天材料及工藝研究所、哈爾濱焊接研究所開展的工作涉及熔池小孔動力學、電子束釬焊、接頭疲勞裂紋擴展行為、接頭殘余應力、填絲焊接、局部真空焊接時的焊縫軌跡示教等。

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