【正文】 ） ? 對(duì)接焊縫 由于形狀變化不大，因此它的應(yīng)力集中比其他形式接頭要小，但是過(guò)大的加強(qiáng)高和過(guò)大的基本金屬與焊縫金屬的過(guò)渡角，都會(huì)增加應(yīng)力集中，使接頭的疲勞強(qiáng)度下降。 ? 丁字和十字接頭焊縫 向基本金屬過(guò)渡處有明顯的斷面變化，其應(yīng)力集中系數(shù)要比對(duì)接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)高。 ? 搭接接頭 的疲勞強(qiáng)度也是很低的。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素（ 2） ? 近縫區(qū)金屬性能變化： （與材料種類和焊接線能量有關(guān)） ? 低碳鋼焊接接頭 ，在常用的線能量下焊接，熱影響區(qū)和基本金屬的疲勞強(qiáng)度相當(dāng)接近。只有在非常高的線能量下焊接，能使熱影響區(qū)對(duì)應(yīng)力集中的敏感性下降，其疲勞強(qiáng)度可比基本金屬高得多。所以低碳鋼的近縫區(qū)金屬力學(xué)性能的變化對(duì)接頭的疲勞強(qiáng)度影響較小。 ? 低合金鋼和高強(qiáng)度鋼 在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)的力學(xué)性能變化比低碳鋼大。如果熱影響區(qū)的尺寸不大，就不會(huì)降低焊接接頭的疲勞強(qiáng)度?？墒?，如果在硬夾軟接頭中的軟夾層中有嚴(yán)重的應(yīng)力集中因素時(shí)，其疲勞強(qiáng)度大大降低。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素（ 3） ? 殘余應(yīng)力： 焊接殘余應(yīng)力在焊接接頭中廣泛存在，它對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響較大。 ? 若 內(nèi)應(yīng)力為正值 時(shí)，會(huì)降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度； ? 當(dāng) 內(nèi)應(yīng)力為負(fù)值 時(shí)，構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度將有所提高； ? 焊接內(nèi)應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響與疲勞載荷的 應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù) 有關(guān)，在 σmin/σmax比值較低時(shí)影響比較大。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素（ 4） ? 焊接缺陷： 焊接缺陷對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響程度與缺陷的種類、尺寸、方向和位置有關(guān)。 ? 片狀缺陷 （如裂紋、未熔合、未焊透）比帶圓角的缺陷（如氣孔等）影響大； ? 表面缺陷 比內(nèi)部缺陷影響大； ? 與作用力方向垂直 的片狀缺陷的影響比其他方向的大； ? 位于殘余拉應(yīng)力區(qū)內(nèi) 缺陷的應(yīng)力比在殘余壓應(yīng)力區(qū)內(nèi)的大； ? 位于應(yīng)力集中區(qū) 的缺陷（如焊縫趾部裂紋）的影響比在均勻應(yīng)力場(chǎng)中同樣缺陷影響大。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施（ 1） ? 采用合理的構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中。 ? 采用應(yīng)力集中系數(shù)小的焊接接頭。 ? 當(dāng)采用角焊縫時(shí)，采取機(jī)械加工焊縫端部、合理選擇角接板形狀、焊縫根部保證熔透等綜合措施，來(lái)提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 在某些情況下，可以通過(guò)開(kāi)緩和槽使力線繞開(kāi)焊縫的應(yīng)力集中處，來(lái)提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 用表面機(jī)械加工的方法，消除焊縫及其附近的各種刻槽（也可以采用電弧整形的方法代替機(jī)械加工使焊縫與基本金屬之間平滑過(guò)渡），可以降低構(gòu)件中的應(yīng)力集中程度，提高接頭疲勞強(qiáng)度。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施（ 2） ? 對(duì)結(jié)構(gòu)或元件整體處理（如整體退火或超載預(yù)拉伸法），消除接頭應(yīng)力集中處的殘余拉應(yīng)力，提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 對(duì)接頭部位局部處理（如在接頭某部位采用加熱、碾壓、局部爆炸等方法），使接頭應(yīng)力集中處產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 改善材料的力學(xué)性能：表面強(qiáng)化處理，用小輪擠壓和用錘輕打焊縫表面及過(guò)渡區(qū)，或噴丸處理焊縫區(qū)，也可以提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 特殊保護(hù)措施：介質(zhì)往往對(duì)材料的疲勞強(qiáng)度有影響，因此采用一定的保護(hù)涂層是有利的。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 內(nèi)容目錄 ?汽車焊接工藝概述 ?弧焊結(jié)構(gòu)及弧焊質(zhì)量控制 ?點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)及點(diǎn)焊質(zhì)量控制 ?焊接新工藝簡(jiǎn)介 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 焊接新工藝簡(jiǎn)介 ?高速、高效焊接技術(shù) ?鋁（鎂）合金新型焊接工藝 ?復(fù)合熱源焊接技術(shù) ?焊縫跟蹤技術(shù) 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 高速、高效焊接技術(shù) ? TANDEM 雙絲焊接技術(shù) ? ATIG 焊接技術(shù) ? 雙絲窄間隙埋弧焊 ? 激光焊接技術(shù) ? 真空電子束焊接技術(shù) Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China TANDEM雙絲焊接技術(shù) ? 1970年代：雙絲 MIG焊接工藝； ? 1990年代： Tandem焊接工藝； ? Tandem 焊接采用兩個(gè)獨(dú)立的噴嘴和兩個(gè)獨(dú)立的電源，每個(gè)電弧有自己獨(dú)立的焊接參數(shù)。而普通雙絲焊接工藝是兩個(gè)焊絲都是采用同樣的焊接參數(shù)。 Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China TWIN或 TANDEM雙絲焊接技術(shù) TANDEM雙絲焊接技術(shù) ? Tandem 焊接時(shí)，兩根焊絲都可使用脈沖電弧，給用戶提供了足夠的條件來(lái)使用不同的脈沖頻率焊接。 ? 脈沖波形的幾種不同組合類型： ? 同頻率同相位的 。 ? 同頻率相位差任意可調(diào) 。 ? 不同頻率相位任意。 ? 熔池中氣體析出時(shí)間延長(zhǎng)，降低了氣孔傾向； TANDEM 雙絲焊機(jī)的工藝特點(diǎn) ? 數(shù)字化雙脈沖電源（ CLOOS－克魯斯）： ? 100% 2 500A/44V； 60% 2 645A/44V；脈沖電流達(dá) 1500A； ? 6 英寸 LCD顯示，可編程，連接 PC機(jī)、打印機(jī)；焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理，錯(cuò)誤代碼顯示； ? 每根焊絲的規(guī)范參數(shù)可單獨(dú)設(shè)定，送絲速度可達(dá)35m/min；且質(zhì)材、直徑可不同； ? 大大提高熔敷效率和焊接速度；在熔敷效率增加時(shí)，保持較低的熱輸入； ? 電弧穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡受控；焊接變形??；飛濺?。? ? 與 和其它快速熔焊技術(shù)比較，無(wú)需特殊的氣體；且耗氣量少； TANDEM焊接系統(tǒng)示圖 TANDEM雙絲焊工藝應(yīng)用 ? 使用 TANDEM 工藝焊接 23mm薄板時(shí)，焊接速度可達(dá) 6m/min；焊接 8mm以上厚板時(shí)，熔敷效率可達(dá) 24kg/h。 ? 在焊接要求控制線能量的低合金高強(qiáng)鋼等材料時(shí)，是替代埋弧焊的最佳工藝。 ? 可以焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁等各種金屬材料，是一種高速高效、應(yīng)用廣泛的先進(jìn)焊接技術(shù)。 ? 由于具有很高的焊接速度，所以這種焊接 只能在機(jī)器人和自動(dòng)焊接上實(shí)現(xiàn) 。 ATIG焊接技術(shù) ? ATIG（ Activating flux TIG）焊接法是在傳統(tǒng) TIG焊的施焊板材表面涂上一層很薄的表面活性劑，然后進(jìn)行 TIG焊，從而顯著增加焊接熔深的一種新型高效焊接法。 ? 對(duì)于 10mm12mm以下的不銹鋼和低碳鋼對(duì)接焊縫，可以不開(kāi)坡口，不填絲，一次焊接完成，可輕松實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，且焊縫組織和成份與傳統(tǒng) TIG焊相同，焊縫綜合性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 ? 對(duì)施焊材料的微量元素波動(dòng)不敏感，焊接熔深穩(wěn)定。 ? 焊接熔深大，生產(chǎn)率高（提高 23倍），高效、環(huán)保、低能耗、高性價(jià)比（成本僅為常規(guī) TIG焊的 1/10）。 ATIG焊接熔深增加機(jī)理 ? 電弧收縮理論 ? 在電弧中心區(qū)，溫度高于活性劑材料分子的分解溫度，氣體和活性劑原子被電離成電子和正離子，使弧柱中心區(qū)域的導(dǎo)電能力增強(qiáng)。而在弧柱較冷的外圍區(qū)域，被蒸發(fā)的物質(zhì)仍然以分子和被分解的原子形式存在，被分解的原子大量吸收電子，形成負(fù)離子，使外圍區(qū)域作為主要導(dǎo)電物質(zhì)的電子減小，導(dǎo)電能力下降，使電弧收縮。 ? 因?yàn)樗褂玫幕钚詣┑母鹘M分都是多原子分子，所以在電弧氣氛下發(fā)生熱解離，熱解離是吸熱反應(yīng)，根據(jù)最小電壓原理，使得電弧收縮。 ? 因?yàn)橥繉游镔|(zhì)本身不導(dǎo)電，而涂層物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)都比金屬的高，所以只在電弧中心溫度較高的區(qū)域才有金屬的蒸發(fā)，形成陽(yáng)極斑點(diǎn)，即涂層的存在減小了陽(yáng)極斑點(diǎn)區(qū)，從而使電弧收縮。 ATIG焊接熔深增加機(jī)理 ? 表面張力溫度梯度改變理論 ? 熔深增加是由于電弧與熔池表面相互作用的結(jié)果，陽(yáng)極根部增加的電流密度引起的電磁力驅(qū)動(dòng)了循環(huán)流所致。 ATIG焊接技術(shù)的應(yīng)用 材料： 6mm 304不銹鋼 未涂敷活性劑 涂敷活性劑 5mm鈦合金管，不開(kāi)坡口，一次焊透 汽車激光焊接 ? 為提高競(jìng)爭(zhēng)能力，各國(guó)汽車制造廠商及科研部門都在積極探索和開(kāi)發(fā)新工藝、新材料，以減輕車身重量，節(jié)約能源，降低成本，提高車身整體性能，環(huán)保等。 ? 對(duì)于汽車制造工業(yè)來(lái)說(shuō)， 激光焊接可以取代點(diǎn)焊和弧焊 ，使車型設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，不必考慮可達(dá)性問(wèn)題；焊縫更美觀，基本沒(méi)有熱變形；更加節(jié)約材料，焊接翻邊縮短，一般點(diǎn)焊需要 1518mm，激光焊只需要 10mm；車身強(qiáng)度和剛度更高，零件間結(jié)合更緊密。 ? 激光焊接從 1966年開(kāi)始用于汽車工業(yè)，進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代后，應(yīng)用逐步形成規(guī)模。我國(guó)自 1999年首次將激光焊引入汽車制造。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 激光焊接的特點(diǎn) ? 能量密度大，生產(chǎn)率高。 ? 熱影響區(qū)小，由此產(chǎn)生的熱變形和熱損傷小，焊縫強(qiáng)度大。 ? 焊接裝置與焊件無(wú)機(jī)械接觸，可降低對(duì)工件的污染。 ? 方便進(jìn)行異種金屬的焊接。 ? 能精確控制能量輸出。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 激光焊接工藝 ? 可進(jìn)行兩層或三層雙面鍍鋅鋼板間的激光焊接。 ? 板材之間的間隙必須保證 。 ? 如果板材間間隙過(guò)大，能量無(wú)法集中于板材，會(huì)產(chǎn)生板材未熔化問(wèn)題。 ? 如果間隙過(guò)小，高溫下產(chǎn)生的鋅蒸氣無(wú)法排出，只能通過(guò)熔池排出，會(huì)產(chǎn)生大量氣孔。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 激光焊接接頭形式 （ 對(duì)接或搭接 ） 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 (a) 間斷焊縫，有翻邊搭接 (b) 間斷焊縫，無(wú)翻邊搭接 (c) 連續(xù)焊縫，無(wú)翻邊搭接 (d) 對(duì)接焊縫，變斷面 激光釬焊 ? 激光釬焊采用 CuSi3作為填料。它能有效補(bǔ)償由于高溫下鋅層蒸發(fā)而引起焊縫及附近區(qū)域的耐腐蝕性能下降。 ? 激光釬焊屬于高溫釬焊，釬料熔點(diǎn)高于 900oC ? 釬焊焊縫外觀好，采用激光釬焊焊接車頂?shù)霓I車不需要密封飾條，而且強(qiáng)度和鋼度高，體現(xiàn)了高新技術(shù)的應(yīng)用。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 激光焊接在汽車工業(yè)的應(yīng)用 激光焊接在汽車工業(yè)的應(yīng)用 ? 高焊接質(zhì)量； ? 高焊接效率； ? 不同厚度鋼板的焊接； ? 單面點(diǎn)焊； 真空電子束焊接技術(shù) ?真空電子束焊接在航空航天領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。 ?熔深窄而深，焊接變形小； ?精密零件的焊接。 焊接新工藝簡(jiǎn)介 ?高速、高效焊接技術(shù) ?鋁（鎂）合金新型焊接工藝 ?復(fù)合熱源焊接技術(shù) ?焊縫跟蹤技術(shù) 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 鋁合金新型焊 接工藝 ? 近年來(lái)，隨著鋁合金在國(guó)防、航空、航天、汽車、船舶、高速列車、容器、電子、輕工、娛樂(lè)和體育器材等制造領(lǐng)域越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，鋁合金焊接技術(shù)也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展。 ? 基于對(duì)傳統(tǒng)電弧焊接技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新而出現(xiàn)了多種新型鋁合金脈沖電弧焊接技術(shù)，如脈沖變極性 GTAW焊接技術(shù)、變極性穿透型等離子弧焊接技術(shù)、雙脈沖 GMAW焊接技術(shù)、交流（變極性） GMAW焊接技術(shù)、雙焊槍GTAW焊接技術(shù)等。 ? 高能密度焊接技術(shù)在鋁合金焊接領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用 , 如電子束焊 , YAG 激光焊等 。 摩擦攪拌焊在鋁合金焊接領(lǐng)域中的出現(xiàn)。 ? 而現(xiàn)代電力電子（逆變）技術(shù)和基于微處理器 MCU、數(shù)字信號(hào)處理器 DSP和可編程邏輯控制器 PLC等的數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展為優(yōu)質(zhì)、高效、精密的鋁合金脈沖電弧焊接技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 鋁（鎂）合金新型焊接工藝 ? 脈沖變極性 GTAW焊接技術(shù) ? 交流（變極性） GMAW焊接技術(shù) ? 變極性穿透型等離子弧焊接技術(shù) ? 雙脈沖 MIG焊接技術(shù) ? 雙焊槍 GTAW焊接技術(shù) ? 攪拌摩擦焊技術(shù) 脈沖變極性 GTAW焊接技術(shù) ? 對(duì)于鋁合金的交流 GTAW焊接，目前最常用的是交流方波工藝，即利用電源輸出的交流負(fù)半波（鋁合金工件接電源的負(fù)極，鎢極接電源的正極）對(duì)鋁合金表面的氧化膜進(jìn)行破碎處理（也稱為陰極清理過(guò)程），而利用交流正半波實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金的熔化焊接。 ? 實(shí)際上，破碎工件表面氧化膜的過(guò)程是比較短暫的，但由于受到普通交流GTAW焊接電源的結(jié)構(gòu)限制，陰極清理時(shí)間不能根據(jù)需要縮小，即便是帶有交流平衡功能的電源，其負(fù)半波的時(shí)間仍然至少為整個(gè)周期的 30%以上。 ? 另外，受交流變換原理的影響，實(shí)際陰極清理的頻率也是不可調(diào)整的。上述限制實(shí)際增加了電流在負(fù)半波的時(shí)間，而陰極清理過(guò)程產(chǎn)生的熱量不但不能用來(lái)支持焊接，反而導(dǎo)致工件熱影響區(qū)加大，電極壽命縮短。 脈沖變極性 GTAW焊接技術(shù) ? 基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的數(shù)字化控制逆變式脈沖變極性 GTAW焊接電源系統(tǒng)可以分別設(shè)置正