焊縫對(duì)拼焊板成形性能的影響

1、焊縫對(duì)拼焊板成形性能的影響摘要: 采用激光焊接技術(shù)對(duì)冷軋薄鋼板進(jìn)行拼焊,通過(guò)對(duì)拼焊板進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和模擬成形性能試驗(yàn),研究分析了焊縫對(duì)拉伸性能參數(shù)和成形性能參數(shù)的影響,比較了拼焊板與母材性能的差異,分析了強(qiáng)度比和厚度比對(duì)塑性變形的影響及應(yīng)變分布。關(guān)鍵詞: 拼焊板; 焊縫; 成形性能; 應(yīng)變分布1 引言 激光拼焊板是利用激光加工技術(shù),在零件沖壓成形前將不同厚度、不同材質(zhì)或不同表面涂層的平板材料焊接在一起的平板坯料。激光拼焊板在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹 1 ,一輛汽車的車身和底盤由300 余種零件組成,而激光拼焊薄板坯的應(yīng)用可使零件數(shù)減少66 % ,大大減少了零部件的沖壓模具。如果采用拼焊板成

2、形技術(shù),各部分坯料拼焊后再整體沖壓成形,產(chǎn)品整體質(zhì)量得到提高,對(duì)減輕汽車重量、減少加工工序、降低成本、提高生產(chǎn)效率、減少材料消耗都有十分重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)開(kāi)展激光拼焊板的研究項(xiàng)目不多,中科院金屬研究所的張士宏教授24 、寶鋼用戶技術(shù)研究中心與上海交大等在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了激光拼焊的研究5 ,6 。國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車廠都是引進(jìn)生產(chǎn)線或直接進(jìn)口拼焊板,隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展,對(duì)激光拼焊薄板的需求日益增加,形成由專門生產(chǎn)激光拼焊薄板的公司向汽車生產(chǎn)廠提供各種拼焊板的新興產(chǎn)業(yè)。因此,開(kāi)展拼焊板的研究具有重要的意義。筆者對(duì)冷軋薄板的激光拼焊板進(jìn)行了拉伸性能和成形性能試驗(yàn)研究。2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)選用的冷軋薄板材

3、料分別為St12 ,St16 和鍍鋅板,母材及拼焊板材料及板厚見(jiàn)表1 。在華中科技大學(xué)激光加工中心進(jìn)行激光拼焊,將拼焊板加工成拉伸試樣、擴(kuò)孔試樣、杯突試樣和FLD 試樣。拉伸試樣分別設(shè)計(jì)成焊縫與拉伸方向垂直和與拉伸方向平行,焊縫在試樣中心部位;擴(kuò)孔和杯突試樣的焊縫也在試樣中心部位; FLD 試樣設(shè)計(jì)成焊縫平行于主應(yīng)變方向和垂直于主應(yīng)變方向兩種方式。3 試驗(yàn)結(jié)果及分析 拉伸試驗(yàn)在INSTRON 5569 型試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試,模擬成形性能試驗(yàn)在BCS230D 試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試,應(yīng)變測(cè)量分析用ASAME 自動(dòng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。3. 1 焊縫對(duì)拉伸性能的影響 3. 1. 1 焊縫平行于拉伸方向 當(dāng)焊縫平行于拉伸方

4、向時(shí),由于焊縫的強(qiáng)度比母材高,塑性較差,一般在焊縫處被拉斷。與相同條件焊縫垂直于拉伸方向的試驗(yàn)結(jié)果比較,拼焊板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高,應(yīng)變硬化指數(shù)n 和伸長(zhǎng)率A 降低,見(jiàn)表2 。圖1 是應(yīng)力2應(yīng)變曲線的比較, 圖2 是拼焊板拉伸試驗(yàn)后的試樣。3. 1. 2 焊縫垂直于拉伸方向 當(dāng)焊縫垂直于拉伸方向時(shí),有以下三種情況: (1 同一材料等厚板拼焊,由于材料性能相同,因此拼焊板的拉伸性能基本與母材一致,由于焊縫的影響使材料的伸長(zhǎng)率降低,見(jiàn)表2 和圖1 。 (2 不同材料等厚板拼焊,拼焊板的拉伸性能取決于兩種材料強(qiáng)度的大小。如果兩種材料強(qiáng)度相差不大,在焊縫兩邊試樣的變形基本相同。由于焊縫部位強(qiáng)度高,

5、越靠近焊縫變形越小,最終在強(qiáng)度偏低材料的一側(cè)破裂。從圖3 中F27 和F35 的拉伸曲線可以看出,拼焊板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比St16 材料略有提高,比St12 材料低,拼焊板的應(yīng)變硬化指數(shù)n 和伸長(zhǎng)率A 降低。如果兩種材料強(qiáng)度相差較大,在強(qiáng)度較高的材料一側(cè)變形較小或根本不發(fā)生塑性變形,而在強(qiáng)度較低的材料一側(cè)發(fā)生塑性變形后斷裂,這時(shí)拼焊板拉伸性能主要以強(qiáng)度較低的材料為主。圖3 中的F17 和F20 拉伸曲線顯示,拼焊板的屈服強(qiáng)度比St16 材料提高15 %2 0 % ,抗拉強(qiáng)度提高5 % ,拼焊板的應(yīng)變硬化指數(shù)n和伸長(zhǎng)率A 降低。因此,等厚拼焊板的塑性變形隨著強(qiáng)度比的增加而顯著降低。 (3 當(dāng)

6、用不同材料和不同厚度的鋼板拼焊時(shí),拼焊板的拉伸性能取決于兩種材料的強(qiáng)度比和厚度比。試驗(yàn)結(jié)果表明,大多數(shù)情況斷裂都發(fā)生在板厚較薄材料一側(cè),厚度比越大,薄板一側(cè)變形越大;如果厚板一側(cè)材料強(qiáng)度越高,其變形越小或幾乎不變形,塑性變形全部集中在薄板一側(cè)。要使兩塊不同厚度的材料都發(fā)生變形,要求薄板材料比厚板材料強(qiáng)度高。圖5 分別繪制出了不同厚度拼焊板的應(yīng)力2應(yīng)變曲線,從圖5 可以看出, F11 拼焊板由于兩邊母材厚度、強(qiáng)度不同,試樣上產(chǎn)生的塑性變形和應(yīng)力也是不同的,首先St12 (M3 材料發(fā)生屈服,其后鍍鋅板(M9 發(fā)生屈服并有明顯的物理屈服點(diǎn),當(dāng)拉伸載荷繼續(xù)增加達(dá)到St12 (M3 材料的抗拉強(qiáng)度時(shí),

7、鍍鋅板(M9 材料接近抗拉強(qiáng)度?？梢钥闯鰞蓧K材料都產(chǎn)生了最大均勻變形,由于厚板材料強(qiáng)度低,所以厚板一側(cè)被拉斷。3. 1. 3 厚度比對(duì)Rp0. 2 , n 值和A 值的影響 試驗(yàn)結(jié)果表明,不等厚拼焊板的塑性變形隨著厚度比的增加而顯著降低。從圖4 可以看出,隨著拼焊板厚度比的增加伸長(zhǎng)率和硬化指數(shù)值降低,而Rp0. 2 則略有提高。3. 2 焊縫對(duì)模擬成形性能的影響 3. 2. 1 焊縫對(duì)擴(kuò)孔率的影響 圖6a 是等厚同材料拼焊板的擴(kuò)孔率與母材擴(kuò)孔率的比較,可以看出等厚拼焊板的擴(kuò)孔率比母材下降了50 %60 %。圖6b 是等厚同材料與不同材料拼焊板擴(kuò)孔率的比較,可以看出St12 與St16 材料拼焊

8、板的擴(kuò)孔率比St12 同材料拼焊板的擴(kuò)孔率高,而比St16 材料拼焊板的擴(kuò)孔率低,說(shuō)明不同材料拼焊板擴(kuò)孔率除了焊縫的影響之外還與材料性能有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果表明,由于焊縫區(qū)域材料強(qiáng)度較高,基本不變形,焊縫對(duì)材料的流動(dòng)影響很大,強(qiáng)度較高一側(cè)板料變形較小,而強(qiáng)度較低一側(cè)板料變形較大,使焊縫兩邊形成不均勻變形,所以使擴(kuò)孔率顯著降低。尤其在不等厚拼焊板擴(kuò)孔試驗(yàn)中有較大的體現(xiàn),由于板厚和強(qiáng)度的差異,不等厚拼焊板擴(kuò)孔率比母材降低了80 % ,焊縫明顯向厚板一側(cè)偏移,而且隨著板厚和強(qiáng)度差異的增加其擴(kuò)孔率降低,見(jiàn)圖6c 。圖6d 是母材擴(kuò)孔率與板厚的關(guān)系。圖7 是擴(kuò)孔變形后的試樣照片和擴(kuò)孔變形的極限應(yīng)變分布,由于焊

9、縫的影響,拼焊板的極限主應(yīng)變和次應(yīng)變值降低,逐漸靠近平面應(yīng)變狀態(tài)。3. 2. 2 焊縫對(duì)杯突值的影響 由表3 可以看出,等厚拼焊板的杯突值比母材下降了13 %23 % ,不等厚拼焊板的杯突值比母材降低了35 % ,由于焊縫兩邊不均勻變形,使焊縫發(fā)生偏移。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊有哪些主要特點(diǎn)?用二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體的電弧焊接方法，稱為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱二氧化碳焊。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊具有如下特點(diǎn)： （1）二氧化碳?xì)怏w價(jià)廉易得，而且消耗電能少，是一種既經(jīng)濟(jì)，又便于自動(dòng)化生產(chǎn)的焊接方法。一般情況下，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的成本僅為手工電弧焊的37%-42%，為埋弧焊的40%。（2）生產(chǎn)效率高。焊接電

10、流密度大，焊絲熔化率高，母材熔透深度大，對(duì)于10毫米左右的鋼板，可以不開(kāi)坡口直接焊接，焊后渣很少，一般可不清渣，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。（3）電流密度大，電弧熱量集中，焊接后工件變形較小。（4）對(duì)油、銹的敏感程度較小，可減少工件和焊絲的清理工作量。（5）二氧化碳焊的焊縫金屬含氫量小，焊接低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，產(chǎn)生冷裂紋的傾向小。（6）飛濺較多，焊縫成形不夠美觀，清理飛濺費(fèi)時(shí)間。（7）二氧化碳屬于弱氧化性，故不能用于焊接鋁、鎂等化學(xué)活性強(qiáng)的金屬。不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)1.采用垂直外特性的電源，直流時(shí)采用正極性（焊絲接負(fù)極）    2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型

11、美觀，焊接變形量小的特點(diǎn)    3.保護(hù)氣體為氬氣，純度為99.99%。當(dāng)焊接電流為50150A時(shí)，氬氣流量為810L/min，當(dāng)電流為150250A時(shí)，氬氣流量為1215L/min。    4.鎢極從氣體噴嘴突出的長(zhǎng)度，以45mm為佳，在角焊等遮蔽性差的地方是23mm，在開(kāi)槽深的地方是56mm，噴嘴至工作的距離一般不超過(guò)15mm。    5.為防止焊接氣孔之出現(xiàn)，焊接部位如有鐵銹、油污等務(wù)必清理干凈。    6.焊接電弧長(zhǎng)度，焊接普通鋼時(shí)，以24mm為佳，而焊接不銹鋼時(shí)，以

12、13mm為佳，過(guò)長(zhǎng)則保護(hù)效果不好。    7.對(duì)接打底時(shí)，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實(shí)施氣體保護(hù)。    8.為使氬氣很好地保護(hù)焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件一般應(yīng)保持8085°角,填充焊絲與工件表面夾角應(yīng)盡可能地小，一般為10°左右。    9.防風(fēng)與換氣。有風(fēng)的地方，務(wù)請(qǐng)采取擋網(wǎng)的措施，而在室內(nèi)則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膿Q氣措施。    不銹鋼MIG焊要點(diǎn)及注意事項(xiàng)    1.采用平特性焊接電源，直流時(shí)采

13、用反極性（焊絲接正極）    2.一般采用純氬氣（純度為99.99%）或Ar+2%O2,流量以2025L/min為宜。    3.電弧長(zhǎng)度，不銹鋼的MIG焊接，一般都在噴射過(guò)渡的條件下來(lái)施焊，電壓要調(diào)整到弧長(zhǎng)在46mm的程度。    4.防風(fēng)。MIG焊接容易受到風(fēng)的影響，有時(shí)微風(fēng)而產(chǎn)生氣孔，所以風(fēng)速在0.5m/sec以上的地方，都應(yīng)當(dāng)采取防風(fēng)措施。    不銹鋼藥芯焊絲焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)    1.采用平特性焊接電源，直流焊接時(shí)采用反極性。使用一

14、般的CO2焊機(jī)就可以施焊，但送絲輪的壓力請(qǐng)稍調(diào)松。    2.保護(hù)氣體一般為二氧化碳?xì)怏w，氣體流量以2025L/min較適宜。    3.焊嘴與工件間的距離以1525mm為宜。    4.干伸長(zhǎng)度，一般的焊接電流為250A以下時(shí)約15mm，250A以上時(shí)約2025mm較為合適等離子切割機(jī)電弧不穩(wěn)定故障等離子切割機(jī)電弧的穩(wěn)定性直接影響著切割質(zhì)量，等離子電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致切口參差不齊、積瘤等缺陷，也會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的相關(guān)元件壽命降低，噴嘴、電極頻繁更換。針對(duì)此現(xiàn)象，進(jìn)行分析并提出解決辦法。1.氣壓過(guò)低等離子

15、切割機(jī)工作時(shí)，如工作氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于說(shuō)明書(shū)所要求的氣壓，這意味著等離子弧的噴出速度減弱，輸入空氣流量小于規(guī)定值，此時(shí)不能形成高能量、高速度的等離子弧，從而造成切口質(zhì)量差、切不透、切口積瘤的現(xiàn)象。氣壓不足的原因有：空壓機(jī)輸入空氣不足，切割機(jī)空氣調(diào)節(jié)閥調(diào)壓過(guò)低，電磁閥內(nèi)有油污，氣路不通暢等。解決方法是，使用前注意觀察空壓機(jī)輸出壓力顯示，如不符合要求，可調(diào)整壓力或檢修空壓機(jī)。如輸入氣壓已達(dá)要求，應(yīng)檢查空氣過(guò)濾減壓閥的調(diào)節(jié)是否正確，表壓顯示能否滿足切割要求。否則應(yīng)對(duì)空氣過(guò)濾減壓閥進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，確保輸入空氣干燥、無(wú)油污。如果輸入空氣質(zhì)量差，會(huì)造成電磁閥內(nèi)產(chǎn)生油污，閥芯開(kāi)啟困難，閥口不能完全打開(kāi)。另外，割

16、炬噴嘴氣壓過(guò)低，還需更換電磁閥；氣路截面變小也會(huì)造成氣壓過(guò)低，可按說(shuō)明書(shū)要求更換氣管。2.氣壓過(guò)高若輸入空氣壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)0.45MPa，則在形成等離子弧后，過(guò)大的氣流會(huì)吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，減弱了等離子弧的切割強(qiáng)度。造成氣壓過(guò)高的原因有：輸入空氣調(diào)節(jié)不當(dāng)、空氣過(guò)濾減壓閥調(diào)節(jié)過(guò)高或者是空氣過(guò)濾減壓閥失效。解決方法是，檢查空壓機(jī)壓力是否調(diào)整合適，空壓機(jī)和空氣過(guò)濾減壓閥的壓力是否失調(diào)。開(kāi)機(jī)后，如旋轉(zhuǎn)空氣過(guò)濾減壓閥調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，表壓無(wú)變化，說(shuō)明空氣過(guò)濾減壓閥失靈，需更換。3.割炬噴嘴和電極燒損因噴嘴安裝不當(dāng)，如絲扣未上緊，設(shè)備各擋位調(diào)整不當(dāng)，需用水冷卻的割炬在工作時(shí)，未按要求通入流動(dòng)的冷卻水以及

17、頻繁起弧，都會(huì)造成噴嘴過(guò)早損壞。解決方法是，按照切割工件的技術(shù)要求，正確調(diào)整設(shè)備各擋位，檢查割炬噴嘴是否安裝牢圄，需通冷卻水的噴嘴應(yīng)提前使冷卻水循環(huán)起來(lái)。切割時(shí)，根據(jù)工件的厚度調(diào)整割炬與工件之間的距離。4.輸入交流電壓過(guò)低等離子切割機(jī)的使用現(xiàn)場(chǎng)有大型用電設(shè)施，切割機(jī)內(nèi)部主回路元件故障等，會(huì)使輸入交流電壓過(guò)低。解決方法是，檢查等離子切割機(jī)所接入電網(wǎng)是否有足夠的承載能力，電源線規(guī)格是否符合要求。等離子切割機(jī)安裝地點(diǎn)，應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電設(shè)備和經(jīng)常有電氣干擾的地方。使用過(guò)程中，要定期清理切割機(jī)內(nèi)灰塵和元件上的污垢，檢查電線是否有老化現(xiàn)象等。5.地線與工件接觸不良接地是切割前一項(xiàng)必不可少的準(zhǔn)備工作。未使用專

18、用的接地工具，工件表面有絕緣物及長(zhǎng)期使用老化嚴(yán)重的地線等，都會(huì)使地線與工件接觸不良。應(yīng)使用專門的接地工具，并檢查是否有絕緣物影響地線與工件表面接觸，避免使用老化的接地線。 6.火花發(fā)生器不能自動(dòng)斷弧等離子切割機(jī)工作時(shí)，首先要引燃等離子弧，由高頻振蕩器激發(fā)電極與噴嘴內(nèi)壁之間的氣體，產(chǎn)生高頻放電，使氣體局部電離而形成小弧，這一小弧受壓縮空氣的作用，從噴嘴噴出以引燃等離于弧，這是火花發(fā)生器主要的任務(wù)。正常情況下，火花發(fā)生器的工作時(shí)間只有0.51s，不能自動(dòng)斷弧的原因一般是控制線路板元件失調(diào)，火花發(fā)生器的放電電極間隙不合適。應(yīng)經(jīng)常檢查火花發(fā)生器放電極，使其表面保持平整，適時(shí)調(diào)整火花發(fā)生器的放電電極間隙

19、（0.81.2mm），必要時(shí)更換控制板。 四、【跨部門培訓(xùn)】1.實(shí)施時(shí)間：2013年全年鋁由于具有比重小、抗腐蝕性好、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性高等良好閱埽 諍嬌鍘 外訓(xùn)人員參加完培訓(xùn)后開(kāi)展跨部門培訓(xùn)課程。五抵圃臁綣盎裙抵寫(xiě)罅康賾2.整個(gè)公司分為六個(gè)層級(jí)的人才梯隊(duì)建設(shè)：穆良奧梁轄鷯寫(xiě)柯粒鏛1-L6）、鋁錳合金（如LF21）、鋁鎂合金（如LF3、LF5c 112月，學(xué)徒培訓(xùn)1d2050。在焊接過(guò)程中容易造成夾渣，而且氧化膜還吸附了較多的水分，焊接時(shí)會(huì)促使焊縫生成氣孔。2鋁的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱比鐵大一倍多，這就要求在焊接時(shí)，使用大功率或能量集中的焊接熱源，有時(shí)還要預(yù)熱。另外鋁的線膨脹系數(shù)比鐵將近大一倍，因此鋁件的

20、焊接變形大，如工藝措施不當(dāng)，還容易產(chǎn)生裂紋。3鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，沒(méi)有顯著的顏色變化。因此，當(dāng)焊接時(shí)要求掌握好加熱溫度，以防焊接時(shí)會(huì)引起金屬的塌陷或下漏。當(dāng)采用氣焊、碳弧焊或氬弧焊焊接純鋁、鋁錳、鋁鎂及鋁硅等鋁合金時(shí)，一般都采用和母材成分相近的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)的焊絲或母材切條。對(duì)各種鋁合金同種母材及異種母材焊接時(shí)所采用的焊絲，參見(jiàn)表：同種鋁及鋁合金焊接用焊絲舉例(表1母材 填充焊絲母材 填充焊絲 b 沙龍嘉賓：公司里授課經(jīng)驗(yàn)較為豐富的課長(zhǎng)或經(jīng)理 LF21沙龍成員：公司經(jīng)常授課的組長(zhǎng)或工程師、課長(zhǎng)等授課經(jīng)驗(yàn)不足的人員3.沙龍作業(yè)流程：38月，同母材或絲a將所有沙龍成員分為若干組b 同母材或LF

21、5、 絲331 同母材或lF6， 5.沙龍費(fèi)用：每小組給予每次100元的茶點(diǎn)費(fèi)，粗略估計(jì)我公司組成3個(gè)沙龍小組，7個(gè)月預(yù)計(jì)總花費(fèi)5000元。2母材填充焊絲母材填充焊絲L6(L4與LF21LF21與LF2LF21與LF3LF21與ZL7LF21或絲321LF3或絲331LF3或絲331ZL7或絲311LF21與ZLl0LF21與ZLllLF21與ZLl 2年新增了1或絲311ZLll或絲311ZLl2或絲311 這幾種鋁合金是采用手工鎢極氬弧焊、氣焊及碳弧焊方法焊接的。鋁及鋁合金的手工鎢極氬弧焊，一般采用交流電源。氬氣的純度不低于99.9的純氬。焊前工件應(yīng)嚴(yán)格清理，必須杜絕或減少水氣來(lái)源，以減少

22、焊縫中氣孔缺陷。鋁及鋁合金氣焊時(shí)，用表1與表2的焊絲與氣劑401作助熔劑焊接。氧炔焰應(yīng)采用中性焰或輕微碳化焰，氧氣過(guò)多的氧化焰會(huì)使鋁強(qiáng)烈氧化，而乙炔過(guò)多時(shí)，促使焊縫產(chǎn)生氣孔。碳弧焊一般采用直流正接法，所用焊絲、熔劑與氣焊相同。中國(guó)為什么造不出高精度機(jī)床？中國(guó)造不了高精度機(jī)床的原因是多方面的。但主要原因是缺乏工人和等不起。 工人培養(yǎng)成本太高 舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，大家現(xiàn)在熱衷的MBA學(xué)費(fèi)大約30萬(wàn)，而培養(yǎng)一個(gè)八級(jí)鉗工耗資就不止這個(gè)數(shù)，而且時(shí)間也相對(duì)要長(zhǎng)的多。8級(jí)鉗工還需要進(jìn)修，經(jīng)常給他一下高難度的工作（小工廠根本培養(yǎng)不起），不然手會(huì)生疏的（在這方面不比外科醫(yī)生省心），受益見(jiàn)效慢，培養(yǎng)出一個(gè)高水平工人，

23、沒(méi)有5-8年根本辦不到。另一方面說(shuō)，培養(yǎng)起來(lái)的8級(jí)鉗工會(huì)不會(huì)安安心心在你這里呆下去，這也都很難說(shuō)，這是的很多工廠不愿意化資金去培養(yǎng)工人。 缺乏精力造機(jī)床 以臥式銑床的刀具軌為例，就是一根圓柱形的空心棒子，然而，想把他造出來(lái)的工藝涉及到原材料選材，探傷，應(yīng)力試驗(yàn)（國(guó)內(nèi)為了節(jié)約成本，很多都將這一步省了），這一步就得將近兩個(gè)月，還不一定能用。接下來(lái)，粗加工，半精工，這些簡(jiǎn)單，大約20天左右就行了（國(guó)內(nèi)一般只加工外表面，內(nèi)表面只粗加工，德國(guó)一般都要加工，為了保持應(yīng)力形變相同）。然后熱處理，再次半精工，這就比較麻煩，大約要一個(gè)月。然后扔到戶外存放，消除內(nèi)應(yīng)力（國(guó)內(nèi)一班將這一部省去，用熱處理來(lái)消除）。大約

24、放一年。接下來(lái)就是工作的重心了，我們還以德國(guó)為例，這是加工一根圓柱梁需要的工人數(shù)為一名工程師，兩名技師，3-5名高級(jí)工人（國(guó)內(nèi)大約是剛拿到8級(jí)鉗工證的人），這一段也非常耗時(shí)間，大約要半年（包括精加工和表面處理，以及修配）。這樣，一臺(tái)機(jī)器造下來(lái)至少要兩年多的時(shí)間（整機(jī)裝配完后要在外場(chǎng)放置一年，消除裝配應(yīng)力，這個(gè)和國(guó)內(nèi)是一樣的）。 這樣下來(lái)，除非是大規(guī)模企業(yè)，小企業(yè)根本負(fù)擔(dān)不起這樣的開(kāi)支和時(shí)間。我們國(guó)家也不愿意花這樣多的時(shí)間在這方面，所以高精度的機(jī)床一直沒(méi)有太大的進(jìn)展。不過(guò)現(xiàn)在機(jī)械工業(yè)作為國(guó)家工業(yè)的基石已經(jīng)成為最薄弱的一環(huán)，各方面已經(jīng)開(kāi)始不斷重視機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。估計(jì)不久應(yīng)該能有較大的進(jìn)展。 長(zhǎng)春機(jī)

25、床廠，常州機(jī)床廠，上海第一，第二機(jī)床廠，去應(yīng)力方法早就過(guò)時(shí)了。去應(yīng)力的方法種類很多，熱處理是一種，還有電磁波處理和震蕩處理，而主軸象磨床的要經(jīng)過(guò)表面游離子氮化處理可以到75HRC，中國(guó)的上海機(jī)床廠已經(jīng)生產(chǎn)出了3級(jí)精度的磨床，說(shuō)中國(guó)機(jī)床差主要是在質(zhì)量和數(shù)控伺服系統(tǒng)，一個(gè)是員工的責(zé)任感決定的，我看到的很多就是這樣配合不到就用錘子敲進(jìn)去，不使用浮動(dòng)鏜來(lái)保證孔的型位誤差。數(shù)控伺服系統(tǒng)是硬傷。中國(guó)主要使用西門子和日本法蘭克系統(tǒng)，自己就是華中，對(duì)高速刀具和高速切削難以適應(yīng)，刀具材料無(wú)法在6000轉(zhuǎn)以上的環(huán)境工作，電主軸主要是在常機(jī)，現(xiàn)在可以到50000轉(zhuǎn)，但是國(guó)外已經(jīng)到了150000轉(zhuǎn)。限制中國(guó)機(jī)械制造業(yè)

26、的還有高精度的模具，軸承的制造和在高速下對(duì)軸承的潤(rùn)滑能力。如常機(jī)生產(chǎn)的3臺(tái)高速機(jī)床光實(shí)驗(yàn)電主軸就燒了10根，還有中國(guó)的材料不行，在新型的材料的研究上中國(guó)落后的太多了在相同條件下國(guó)外的材料個(gè)工藝都比我門要好，就象我門的飛機(jī)設(shè)計(jì)師說(shuō)的那樣，我們可以設(shè)計(jì)出一流的飛機(jī)，但是落后的制造業(yè)卻不能加工出來(lái)，這里一半是材料一半是工藝。俄國(guó)代表團(tuán)來(lái)訪問(wèn)，看了成飛的設(shè)備后說(shuō)，這比他門加工蘇霍依戰(zhàn)斗機(jī)的工廠設(shè)備還要好，這說(shuō)明機(jī)床不是主要問(wèn)題。在中國(guó)制造業(yè)，工藝遠(yuǎn)比制造難毒要大的多，如鈦合金焊接技術(shù)，大型彈射器的氣密技術(shù)等等，中國(guó)缺的是這個(gè)不是技術(shù)工人是工藝師。還有就是材料、模具、及數(shù)字控制的人才。鑄件缺陷焊補(bǔ)新技術(shù)

27、的應(yīng)用及分析通過(guò)鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在灰鐵250及球鐵50兩種鑄鐵材質(zhì)試塊上焊補(bǔ)效果的顯微分析，以及對(duì)2件HT250機(jī)床導(dǎo)軌、3件QT40-4閥體滲漏缺陷的焊補(bǔ)效果檢測(cè)，說(shuō)明鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在焊補(bǔ)灰鐵、球鐵兩種材質(zhì)鑄件上的不同缺陷，焊補(bǔ)效果從顏色及性能方面均能滿足要求，是一種值得推廣的新技術(shù)。 說(shuō)明：由于我國(guó)鑄造廢品率遠(yuǎn)高于日本、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家，于是鑄件挽救工程在我國(guó)就顯得尤為重要。世界第一臺(tái)專用于修復(fù)鑄件缺陷的設(shè)備在1999年誕生于中國(guó)北京奧宇可鑫公司，經(jīng)過(guò)近五年的長(zhǎng)時(shí)間跟蹤研究，從用戶使用的宏觀效果的反饋及微觀的實(shí)驗(yàn)室分析，我們認(rèn)為此項(xiàng)新技術(shù)已發(fā)展成熟，希望將我們的研究成果與廣大鑄造界朋友共同分享

28、，為鑄件挽救工程盡力。 關(guān)鍵詞：鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī) 灰鐵 球鐵 機(jī)床導(dǎo)軌 閥體 缺陷 焊補(bǔ) 一試棒的制做與分析： 1灰鐵試棒的制做與分析 用HT250材質(zhì)加工一根3 Ra0.6×100的試棒，在試棒表面鉆5-7個(gè)3-7mm，深度為3-5 mm的孔，補(bǔ)材選擇材質(zhì)為HT250厚度為.2-0.4mm的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C。 1-1宏觀檢測(cè)：焊補(bǔ)后基體溫度升高3，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時(shí)目測(cè)：顏色與基體一致、無(wú)焊補(bǔ)痕跡、無(wú)裂紋。使用手提硬度計(jì)檢測(cè)硬度：基體硬度為HB172-179，焊補(bǔ)點(diǎn)硬度為HB183-189。 1-2金相分析：對(duì)焊補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行拋光

29、、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大后，金相組織如圖a：左邊為基體HT250，右邊為補(bǔ)材HT250，基體組織改變率6%，中間區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)內(nèi)有部分滲碳體出現(xiàn)，實(shí)際寬度在0.1-0.2mm之間。 1-3結(jié)論：試棒在焊補(bǔ)過(guò)程中始終處于常溫狀態(tài)，焊補(bǔ)點(diǎn)與基體金相組織基本上未有變化，熱影響區(qū)0.2mm，機(jī)械加工后焊補(bǔ)點(diǎn)顏色與基體相同，無(wú)裂紋、無(wú)焊補(bǔ)痕跡、無(wú)焊補(bǔ)硬點(diǎn)。 2球墨鑄鐵試棒的制做與分析： 用QT50-5材質(zhì)加工一根3 Ra0.6×100的試棒，在試棒表面鉆5-7個(gè)3-7mm，深度為3-5 mm的孔，補(bǔ)材選擇材質(zhì)為QT50-5厚度為0.2-0.4mm的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺

30、陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C。 2-1宏觀檢測(cè)：焊補(bǔ)后基體溫度升高3，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時(shí)目測(cè)：顏色與基體一致、無(wú)焊補(bǔ)痕跡、無(wú)裂紋。使用手提硬度計(jì)檢測(cè)硬度：基體硬度為HB175-180，焊補(bǔ)點(diǎn)硬度為HB186-197。 2-2金相分析：對(duì)焊補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大觀測(cè)：金相組織如圖b：左邊為基體QT50-5，右邊為補(bǔ)材QT50-5，基體組織改變率5%，中間區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)內(nèi)有大量未改變的球狀石墨體存在，滲碳體的出現(xiàn)數(shù)量很少，實(shí)際寬度在0.1-0.2mm。 “奧可”牌鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)三結(jié)論： 1通過(guò)對(duì)試棒及實(shí)物的焊補(bǔ)效果分析，可以認(rèn)為用

31、鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型設(shè)備對(duì)鑄鐵缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，補(bǔ)材選擇同材質(zhì)的車屑，經(jīng)后序機(jī)械加工后，顏色與基體一致，無(wú)焊補(bǔ)痕跡、無(wú)裂紋，能很好地滿足機(jī)床導(dǎo)軌、缸套、曲軸、剎車盤等一些要求嚴(yán)格的加工表面上的缺陷焊補(bǔ)。 2AKZQB-2000C型設(shè)備在焊補(bǔ)過(guò)程中，鑄件始終處于常溫狀態(tài)，無(wú)組織變化、無(wú)內(nèi)應(yīng)力，所以制件在工作運(yùn)行中，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期的振動(dòng)、溫度變化等原因釋放內(nèi)應(yīng)力而出現(xiàn)微裂紋，所以應(yīng)用其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)體、箱體、殼體、油缸、泵、閥等滲漏缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)是安全、可靠的。 3由于鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的焊補(bǔ)過(guò)程為直徑為1.5mm左右的高頻脈沖焊補(bǔ)點(diǎn)的反復(fù)熔化堆積過(guò)程，對(duì)于小于20mm的缺陷焊補(bǔ)，有其廣

32、闊的應(yīng)用范圍；對(duì)于較大缺陷的焊補(bǔ)，其焊補(bǔ)效率是其選用時(shí)所需考慮的首要因素，低價(jià)值、大缺陷鑄件的焊補(bǔ)意義不大；高價(jià)值、大缺陷鑄件的焊補(bǔ)，其選擇應(yīng)用所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益還是巨大的。 4鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在我國(guó)（北京奧宇可鑫公司）誕生已有六年的時(shí)間，它（技術(shù)、服務(wù)）完成了從發(fā)展到完善的初級(jí)階段，第五代產(chǎn)品所具有的常溫、同材質(zhì)焊補(bǔ)、組織致密、無(wú)裂紋、顏色與基體相同等特點(diǎn)，使其完全適合于鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等金屬的焊補(bǔ)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)其理論與實(shí)踐的研究，我們認(rèn)為此種新的技術(shù)已趨成熟，它的大范圍應(yīng)用必將為我國(guó)鑄造企業(yè)降低鑄件廢品率起到巨大作用。國(guó)外焊接技術(shù)最新進(jìn)展情況電阻點(diǎn)焊被認(rèn)為是汽車車身制造中最重要的連接工藝。盡

33、管有激光束焊接和粘結(jié)劑粘接等新技術(shù)，但點(diǎn)焊在汽車車身制造中仍然會(huì)保留其穩(wěn)固的地位。由于許多因素都會(huì)影響點(diǎn)焊的加工質(zhì)量，而且點(diǎn)焊的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求很高，因此有必要系統(tǒng)地檢查點(diǎn)焊接頭的質(zhì)量。     為此，過(guò)去的作法是采用損傷性測(cè)試方法進(jìn)行隨機(jī)測(cè)試。由于這種方法存在一些缺點(diǎn)，例如：會(huì)毀壞測(cè)試樣件或使其變形，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，在鑿擊過(guò)程中會(huì)損壞和松動(dòng)工件，當(dāng)使用“鋅粘結(jié)劑”時(shí)使用鑿擊的方法會(huì)找不到粘接點(diǎn)，所以它已不適合現(xiàn)代制造技術(shù)和成本核算意識(shí)。這里提供了一種補(bǔ)救方法“點(diǎn)線超聲測(cè)試法”，用這種方法，在焊接過(guò)程中就可進(jìn)行焊點(diǎn)的檢查。     “IQR系

34、統(tǒng)”是電阻點(diǎn)焊過(guò)程中在線質(zhì)量測(cè)試和優(yōu)化的一種新的控制工藝    這種方法可以在使用UI特性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上補(bǔ)償控制中一些參數(shù)變化的干擾，如板材厚度的變化、鍍層厚度的變化、電極磨損損耗等的變化。由于操作簡(jiǎn)單，IQR控制器保證了穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量點(diǎn)焊，并且節(jié)省了時(shí)間和成本。    在電阻點(diǎn)焊領(lǐng)域，人們可以清楚地看到焊接設(shè)備中使用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的明顯趨勢(shì)。在2001年的國(guó)際埃森焊接展覽會(huì)上，不少于12家制造商展示了使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的焊接設(shè)備（安裝在微型點(diǎn)焊機(jī)、手動(dòng)和機(jī)器人焊槍，以及基座式點(diǎn)焊機(jī)上）。根據(jù)專家預(yù)測(cè)，由于焊接質(zhì)量好和焊接周期較短，所

35、以氣動(dòng)焊接設(shè)備將會(huì)越來(lái)越多地被伺服驅(qū)動(dòng)的焊接設(shè)備所取代。另外，一些制造商展示的焊槍采用氣冷伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)電極需要施力和對(duì)焊接周期時(shí)間有要求的焊接任務(wù)有廣泛的應(yīng)用前景。    帶有焊頭壓電線性驅(qū)動(dòng)的微型點(diǎn)焊裝置，具有理想的重新設(shè)定參數(shù)的特性，并能方便地對(duì)移動(dòng)路線進(jìn)行編程。由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)堅(jiān)固穩(wěn)定和采用了壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，所以使焊接前后定位所需的時(shí)間很短。因此，可以不失時(shí)機(jī)地從工作清理階段轉(zhuǎn)換到工作階段，積蓄焊接的動(dòng)力。由于機(jī)構(gòu)堅(jiān)固和采用了動(dòng)態(tài)性能極高的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使焊槍電極頭更適用于自動(dòng)焊接裝置中，焊接效率很高。    用于沖法鉚接和點(diǎn)焊的普

36、通焊槍，在運(yùn)動(dòng)速度和精度方面受到要求更加嚴(yán)格的高生產(chǎn)率的機(jī)器人的挑戰(zhàn)。為了能夠達(dá)到較大的工作范圍，而折彎程度最小，通過(guò)精心設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新一代的機(jī)器人焊槍，制造材料采用了結(jié)構(gòu)極輕的碳纖維加強(qiáng)塑料（CFRP）。根據(jù)研究成果，經(jīng)過(guò)精心試驗(yàn)優(yōu)化后制造了一個(gè)焊槍樣品。最近研制的結(jié)構(gòu)有一個(gè)縱向加強(qiáng)的非常堅(jiān)固的彎曲臂和可提供強(qiáng)大的反作用力，竟然可以通過(guò)在線控制補(bǔ)償角度的偏移。這一應(yīng)用促進(jìn)了人們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)更好的現(xiàn)代纖維材料制造輕型結(jié)構(gòu)的潛力。     激光技術(shù)和使用激光束加工材料    盡管功率在12mm×mrad4kW以上的Nd：YAG固體

37、激光器的光束質(zhì)量極高，也不可能達(dá)到CO2激光器的應(yīng)用廣度。正是由于CO2激光器的使用成本和維修成本較低，因此它能夠得到廣泛的應(yīng)用。     例如，3kW的層流CO2激光器可工作大約40000h，每小時(shí)的工作成本約為6馬克。這種激光用普通CO2激光器的功率的一半時(shí)，在1.5mmin的焊接速度不變時(shí)，幾乎仍能達(dá)到同樣的焊接熔透深度。當(dāng)對(duì)鋼材的焊接熔透深度為4mm，激光束的功率一樣時(shí)，Nd：YAG固體激光器的焊接速度只有CO2激光器的一半。    只有在用三維多軸鉸接臂機(jī)器人的時(shí)候，使用Nd：YAG激光器的總投資才低于使用CO2激光器的情況

38、，原因是通過(guò)光學(xué)纖維Nd：YAG激光器的光束傳輸比較簡(jiǎn)單。而在遠(yuǎn)距離焊接時(shí)，CO2激光器的激光束要通過(guò)鏡頭聚焦，掃描器的光學(xué)系統(tǒng)可以自由地將激光束定位在工件表面。聚焦透鏡安裝在一個(gè)電動(dòng)滑軌上，可以在1500mm×1500mm×400mm的空間確定加工點(diǎn)。選用移動(dòng)式反射鏡裝置，能夠延伸到干擾邊緣后面的焊點(diǎn)。    將激光束焊接與弧焊工藝相結(jié)合可以獲得一種值得注意的焊接工藝：即CO2激光束與氣體保護(hù)金屬極電弧焊工藝相結(jié)合的工藝。采用該工藝，能對(duì)不同級(jí)別的鋼材進(jìn)行高效率的焊接。使用這種工藝的目的是為了確定對(duì)焊接不同厚度的鋼板時(shí)允許的最大間隙寬度ama

39、x。在鋼板厚度t5mm時(shí)，間隙寬度為2mm；當(dāng)t=8mm時(shí)，寬度為1.35mm；當(dāng)t12mm時(shí)，寬度為0.7mm。焊縫是在重力狀態(tài)下加工形成的，無(wú)需任何焊縫背后的熔液支持。在對(duì)20mm厚的鋼板進(jìn)行橫向焊接時(shí)，可搭接的間隙寬度asssmax可達(dá)0.7mm，而不會(huì)產(chǎn)生任何技術(shù)問(wèn)題。最佳工藝的其他方面還包括設(shè)定焊接和焊絲送絲的速度和選擇焊絲的直徑。    人們對(duì)這種組合式的焊接工藝進(jìn)行了試驗(yàn)，并在實(shí)際的焊接工作中進(jìn)行了演示。例如，在邁爾造船廠，成功地焊接了幾張7.512mm厚、10m長(zhǎng)的鋼板，焊接速度達(dá)到2mmin。在上述的組合式焊接工藝中，增加電弧的組合還可以進(jìn)一步提

40、高該工藝的優(yōu)點(diǎn)，例如將每單位長(zhǎng)度的能量降到最小，提高焊接速度及搭接接頭間隙的能力。    一種結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)緊湊、易于操作的“工具”是二極管激發(fā)的Nd：YAG激光器和其高質(zhì)量的激光束。熱鏡頭效應(yīng)限制了光束質(zhì)量的改善，進(jìn)一步改進(jìn)的目標(biāo)是把光束的參數(shù)進(jìn)一步提高，并將其輸入到100m的玻璃纖維中，這樣獲得的光束質(zhì)量就可與CO2激光器的光束媲美了。    這里比較有發(fā)展前景的是盤式激光器和層流式激光器。在2001年的激光技術(shù)展覽會(huì)上，HASS激光技術(shù)公司首次展示了盤式激光器的樣機(jī)。展出樣機(jī)的激光器功率為1.3kW，光纖維的直徑為0.15mm。燈激發(fā)

41、和二極管激發(fā)的棒式激光器存在激光束功率引起的熱鏡頭問(wèn)題，而盤式激光器實(shí)際上不再有熱鏡頭問(wèn)題。由于盤式激光器具有與CO2激光束類似的優(yōu)質(zhì)光束，通過(guò)光纖耦合的方法可以標(biāo)定改變其功率，這比棒式激光器標(biāo)定的功率要大許多倍。    使用輸出功率大于4kW的二極管激發(fā)的固體激光器，對(duì)于鋁合金的焊接具有決定性的意義。這些系統(tǒng)的光束質(zhì)量特別好，能夠瞬間注人直徑為0.4mm的光纖中。激光束的聚焦能力極大地依賴于光纖的截面積。這表明這種新一代的固體激光器的潛力是“點(diǎn)”直徑更小，功率密度更高。功率密度高使人們能夠進(jìn)行以連續(xù)波的模式進(jìn)行焊接。例如，首先用于對(duì)小型樣品和小零件的各種連接，如對(duì)接、T形焊接和搭接進(jìn)行了研究。零件的材料是AlMgSi0.7（厚度：3mm）和AlMg3（厚度：1.6mm）鋁合金。高質(zhì)量的焊道形狀只有在純粹的連續(xù)波狀態(tài)才有可能。當(dāng)使用千瓦級(jí)的二極管激發(fā)的Nd：YAG激光器焊接鋁時(shí)，在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)都能獲得很高的可靠性。    文獻(xiàn)中還介紹了一種影響焊縫幾何形狀和質(zhì)量的新方法。這是根據(jù)熔池中電磁力的影響，使產(chǎn)生不同的熔池流動(dòng)和熱輸入量。這樣就能有選擇地改變焊縫的形狀、穿透深度、焊道外形和減少氣孔的形成。    當(dāng)用激光束處理管道、圓筒和襯套的內(nèi)表面時(shí)，即使