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精密焊接

鎖定
精密焊接是指可以達到精確成形制造目的的焊接工藝。一般具有高能密度焊接的方法均可達到精密焊接的目的。 [1] 
中文名
精密焊接
外文名
precision welding
定    義
可達到精確成形目的的焊接工藝
類    型
激光焊接、電子束焊接等
應    用
微電子技術、汽車工業等
學    科
冶金學

精密焊接簡述

精密焊接更為確切的名稱,按照現代學科命名的概念,應為精密焊接與連接(Joinfng)。因為它除了用焊接法連接之外,還包括釺接(Soldering,有軟釺接和硬釺接之分)、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(包括熱處理、表面電鍍、化鍍、精密噴丸處理、真空塗膜等等),因此要求在精密焊接或連接之後,對母材力學性能的影響不應導致低於原設計要求,對錶面狀態的影響也不應導致低於原設計要求(低温時效強化處理者除外)的後果。為此,當採用電焊時,通電時間都以毫秒至秒的數量級控制,包括脈衝激光束焊接或釺接、脈衝電阻焊接、貯能撞焊、脈衝鎢極微氬弧點焊等。 [2] 

精密焊接類型

精密焊接主要包括:激光焊接、電子束焊接、擴散焊接和焊熔近淨成形技術

精密焊接激光焊接

激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面,使輻射作用區表面的金屬“燒熔”黏合而形成焊接接頭。激光焊接的本質特徵是基於小孔效應的焊接。為產生小孔,激光功率密度應足夠高,小孔深度即為焊接熔深。隨着工件相對光束的移動,小孔保持穩定並在材料中移動,小孔周圍為淚滴狀的溶池所包圍。小孔內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,在小孔之上,形成一定範圍的等離子云。

精密焊接電子束焊接

電子束焊接是在真空條件下,利用聚焦後被加速的能量密度極高的電子束,以極高速度衝擊到工件表面極小面積上。在極短的時間內,其能量大部分轉變為熱能,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組成:電子槍系統、真空系統、控制系統和電源系統。電子槍是用來發射高速電子流並加以初步聚集的系統。真空系統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。同時阻止發射陰極不至於在高温下被氧化。控制系統作用是控制電子束大小、方向以及工作台移動等。電子柬加工對電源系統要求很高。
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,在電子束連續不斷地轟擊下,形成一個被熔融金屬環繞着的毛細管狀的蒸汽管,如果焊件按一定速度沿着焊件接縫與電子束作相對移動,則接縫上的蒸汽管由於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。

精密焊接擴散焊接

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連接方法。如陶瓷與金屬,並可連接截面形狀和尺寸差異大的材料,以及連接經過精密加工的零部件而不影響其原有精度。

精密焊接焊熔近淨成形

焊熔近淨成形技術是一種新發展的快速零件(原型)製造技術。其實質是採用成形熔化製成全部由焊縫組成的零件。通常可採用已經成熟的焊接技術,按照零件的需求連續逐層堆焊,直至達到零件的最終尺寸。這種方法的優越性在於:新制物件尺寸、形狀幾乎不受限制,已製成最大外徑達5.8 m、重500 t的部件;其金屬材料利用率高;由於接近淨成形,只需少量加工即可;焊接材料用率達80%以上,化學成分均勻,衝擊韌變、斷裂韌變均顯著改善。
這種新型焊接成形適用於大型,對材料有特殊要求或對形狀有一定要求的場合,特別適用於零件原型的開發,在未來製造業中有一定的位置。 [1] 

精密焊接應用領域

微電子技術:主要用於集成電路的裝封、芯片內部的引腳焊接以及微型焊等。
低壓電器:主要用於繼電器、短路器觸點及接插件接頭的焊接。
航空航天:主要用於特殊材料的焊接,導航設備、探測雷達等精密器件的製造。
精密機械:主要用於數控機牀、機器人、激光設備、醫療器械、印刷、紡織印染設備、半導體加工設備等的加工和製造。
信息產業:主要用於通訊設備、計算機、數碼產品、儀器儀表、傳感器等的加工製造。
汽車工業:主要用於汽車發動機零部件的製造、汽車車身的精密裝配連接等。
精密焊接適用於包括環縫自動導軌焊接在內的各種焊接場合。幾乎所有的金屬都可以採用精密焊接的方法進行焊接。 [3] 
參考資料
  • 1.    馬利傑主編.先進製造技術:北京師範大學出版集團 北京師範大學出版社,2011.09
  • 2.    曾樂主編.現代焊接技術手冊:上海科學出版社,1993年11月
  • 3.    賈鴻莉,王秋雪,高莉莉主編;孫麗芳,郭宇光,李文敏,王義平副主編.先進製造技術:江蘇大學出版社,2014.01