先進(jìn)制造技術(shù)論文-水下焊接技術(shù)ppt課件

.,先進(jìn)制造技術(shù)-水下焊接技術(shù),xxx精儀系,.,何為先進(jìn)制造技術(shù),先進(jìn)制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造的基礎(chǔ)上，不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動(dòng)態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱，也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的制造技術(shù)的總稱。,.,先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢,先進(jìn)制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個(gè)學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個(gè)產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計(jì)、工藝、加工自動(dòng)化、管理以及特種加工等多個(gè)領(lǐng)域，并逐步融合與集成。先進(jìn)制造技術(shù)是促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有力武器。,.,焊接技術(shù)發(fā)展趨勢,焊接是制造業(yè)中重要的加工工藝方法之一，焊接技術(shù)的發(fā)展水平，是一個(gè)國家機(jī)械制造和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。目前焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢具有如下特點(diǎn)：（1）隨著新的焊接材料和結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，需要開發(fā)新的焊接工藝方法。（2）改進(jìn)常用的普通焊接工藝方法，提高焊接過程機(jī)械化、自動(dòng)化水平，提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。（3）采用電子計(jì)算機(jī)控制焊接過程，大力推廣焊接機(jī)器人、焊接中心。（4）發(fā)展專用成套焊接設(shè)備。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（一）,一、超聲波焊接超聲波焊接是指利用超聲波的高頻振蕩能對工件接頭進(jìn)行局部加熱和表面清理，然后施加壓力實(shí)現(xiàn)焊接的一種壓焊方法。進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，焊件表面無變形，表面不需嚴(yán)格清理，焊接質(zhì)量高。超聲波焊接適合于焊接厚度小于0.5mm的工件。目前廣泛應(yīng)用于無線電、儀表、精密機(jī)械及航空工業(yè)等部門。,超聲波金屬焊接機(jī),超聲波塑料焊接,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（二）,二、爆炸焊爆炸焊是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力造成工件的迅速碰撞，實(shí)現(xiàn)連接工件的一種壓焊方法。爆炸焊的質(zhì)量較高、工藝操作簡單，爆炸焊主要用GF生產(chǎn)復(fù)合材料。美國“阿波羅”登月宇宙飛船的燃料箱用鈦板制成，它與不銹鋼管的聯(lián)結(jié)采用了爆炸焊方法。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（三）,三、等離子弧焊等離子弧焊是借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。等離子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力強(qiáng)，焊接質(zhì)量高，生產(chǎn)率高，焊縫深寬比大。但其焊炬結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對控制系統(tǒng)要求較高，等離子弧焊廣泛用于航空航天等尖端技術(shù)所用的銅合金、鈦合金、合金鋼等金屬的焊接。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（四）,四、擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊是指將工件在高溫下加壓，但不產(chǎn)生可見變形和相對移動(dòng)的固態(tài)焊接方法。擴(kuò)散焊的特點(diǎn)是焊接接頭質(zhì)量高，焊件變形小，它能焊接同種和異種金屬材料，特別是不適于熔焊的材料，還可用于金屬與非金屬間的焊接，能用小件拼成力學(xué)性能均一和形狀復(fù)雜的大件，以代替整體鍛造和機(jī)械加工。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（五）,五、激光焊激光焊是指以聚焦的激光束轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。其特點(diǎn)是：能量密度高，焊接速度快；焊縫可極為窄小，變形很??；靈活性較大，并可實(shí)現(xiàn)一般焊接方法難以接近的接頭或無法安置的接焊點(diǎn)及遠(yuǎn)距離焊接，多用于儀器、微電子工業(yè)中超小型元件及空間技術(shù)中特種材料的焊接。此外，激光還可以用來切割各種金屬與非金屬材料。,激光焊接機(jī),.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（六）,六、磁力脈沖焊磁力脈沖焊是指依靠被焊工件之間脈沖磁場相互作用而產(chǎn)生沖擊的結(jié)果來實(shí)現(xiàn)金屬之間連接的焊接方法，其工作原理與爆炸焊相似，適合于焊接薄壁管材和異種金屬。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（七）,七、電子束焊電子束焊是指利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。其焊接特點(diǎn)是：能量利用率高，速度快，焊縫窄而深，焊接變形很小，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量很高，但焊接設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)高、使用與維護(hù)要求技術(shù)高。在原子能、航空航天等尖端技術(shù)部門應(yīng)用日益廣泛。,.,部分成熟的焊接新技術(shù)介紹（八）,八、電阻焊電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊方法主要有四種，即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對焊。我目前工作涉及到的是點(diǎn)焊和對焊兩種，（附照片內(nèi)磁焊接和顯像管框架焊接機(jī)）,.,彩色顯像管內(nèi)磁自動(dòng)焊接生產(chǎn)線(1),顯像管框架自動(dòng)焊接生產(chǎn)線(2),.,水下焊接技術(shù)應(yīng)用背景,水下焊接是水下工程結(jié)構(gòu)的安裝、維修施工中不可缺少的重要工藝手段。它們常被用于海上救撈、海洋能源、海洋采礦等海洋工程和大型水下設(shè)施的施工過程中。水下焊接被認(rèn)為是大型船舶維修的一種劃算的方法；此外，水下焊接提供即時(shí)的創(chuàng)傷修補(bǔ)和救助能力，以改善船舶的使用率和耐久性。正式服役的水下濕式修理焊接技術(shù)使船舶無需進(jìn)入干塢，船舶維修費(fèi)因此也大大減少。,.,水下焊接方法介紹,（1）干法焊接這是采用大型氣室罩住焊件、焊工在氣室內(nèi)施焊的方法，由于是在干燥氣相中焊接，其安全性較好。在深度超過空氣的潛入范圍時(shí)，由于增加了空氣環(huán)境中局部氧氣的壓力，容易產(chǎn)生火星。因此應(yīng)在氣室內(nèi)使用惰性或半惰性氣體。干法焊接時(shí)，焊工應(yīng)穿戴特制防火、耐高溫的防護(hù)服。與濕法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，應(yīng)用不普遍。,.,水下焊接方法介紹,（2）局部干法焊接局部干法是焊工在水中施焊，人為地將焊接區(qū)周圍的水排開的水下焊接方法，其安全措施與濕法相似。由于局部干法還處于研究之中，因此使用尚不普遍。,.,水下焊接方法介紹,（3）濕法焊接濕法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人為地將焊接區(qū)周圍的水排開的水下焊接方法。,.,水下焊接方法介紹,電弧在水下燃燒與埋弧焊相似，是在氣泡中燃燒的。焊條燃燒時(shí)焊條上的涂料形成套筒使氣泡穩(wěn)定存在，因而使電弧穩(wěn)定，要使焊條在水下穩(wěn)定燃燒，必須在焊條芯上涂一層一定厚度的涂藥，并用石蠟或其他防水物質(zhì)浸漬的方法，使焊條具有防水性。氣泡由氫、氧、水蒸氣和由焊條藥皮燃燒產(chǎn)生的氣泡；渾濁的煙1111111111111111111霧生的其他氧化物。為克服水的冷卻和1111111111111111111壓力作用造成的引弧及穩(wěn)弧困難，其引1111111111111111111弧電壓要高于大氣中的引弧電壓，其電1111111111111111111流較大氣中焊接電流大1520。,.,.,水下焊接方法介紹,水下濕法焊接與干法和局部干法焊接相比，應(yīng)用最多，但安全性最差。由于水具有導(dǎo)電性，因此防觸電成為濕法焊接的主要安全伺題之一。質(zhì)量保證要滿足下列三個(gè)主要條件：工程人員必須保證焊工對出現(xiàn)的現(xiàn)象有深刻的理解所用設(shè)備應(yīng)是為水下用途而設(shè)計(jì)的，這是為了保證施工質(zhì)量和焊工的安全。好的效果只能通過不斷的實(shí)踐來獲得。,.,水下焊接的特點(diǎn),水下環(huán)境使得水下焊接過程比陸上焊接過程復(fù)雜得多，除焊接技術(shù)外，還涉及到潛水作業(yè)技術(shù)等諸多因素，水下焊接的特點(diǎn)是：1、可見度差，水對光的吸收、反射和折射等作用比空氣強(qiáng)得多，因此，光在水中傳播時(shí)減弱得很快。另外焊接時(shí)電弧周圍產(chǎn)生大量氣泡和煙霧，使水下電弧的可見度非常低。在淤泥的海底和夾帶沙泥的海域中進(jìn)行水下焊接，水中可見度就更差了。,.,水下焊接的特點(diǎn),2、焊縫含氫量高，氫是焊接的大敵，如果焊接中含氫量超過允許值，很容易引起裂紋，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。水下電弧會(huì)使其周圍水產(chǎn)生熱分解，導(dǎo)致溶解到焊縫中的氫增加，水下焊條電弧焊的焊接接頭質(zhì)量差與氫含量高是分不開的。3、冷卻速度快，水下焊接時(shí)，海水的熱傳導(dǎo)系數(shù)高，世空氣的20倍左右。若采用濕法或局部法水下焊接時(shí)，被焊工件直接處于水中，水對焊縫的急冷效果明顯，容易產(chǎn)生高硬度淬硬組織。因此，只有采用干法焊接時(shí)，才能避免冷效應(yīng)。,.,水下焊接的特點(diǎn),4、壓力的影響，隨著壓力增加，電弧弧柱變細(xì)，焊道寬度變窄，焊縫高度增加，同時(shí)導(dǎo)電介質(zhì)密度增加，從而增加了電離難度，電弧電壓隨之升高，電弧穩(wěn)定性降低，飛濺和煙塵增多。5、連續(xù)作業(yè)難以實(shí)現(xiàn)，由于受水下環(huán)境的影響和限制，許多情況下不得不采用焊一段，停一段的方法進(jìn)行，因而產(chǎn)生焊縫不連續(xù)的現(xiàn)象。6、水下焊接與切割的致險(xiǎn)因素的特點(diǎn)是：電弧或氣體火焰在水下使用，它與在大氣中焊接或一般的潛水作業(yè)相比，具有更大的危險(xiǎn)性。,.,水下濕式焊接可能出現(xiàn)的問題,1.氫致裂縫。2.焊縫金屬和HAZ(熱影響區(qū))過硬。3.孔隙和夾渣的存在。4.降低韌性,.,我國水焊機(jī)歷史,中國的水下焊接技術(shù)現(xiàn)在還處于起步階段，上不成熟。澳大利亞YULLBROWN教授的布朗氣發(fā)生器就是水焊機(jī)的雛形。他被中國兵器工業(yè)研究院52研究所聘請，生產(chǎn)的布朗發(fā)生器由北方電氣出口到歐美國家。因此，中國是最早生產(chǎn)水焊機(jī)的國家。早期的水焊機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，生產(chǎn)成本非常高，因此，銷售并不好。后來經(jīng)過無數(shù)人的改進(jìn)，于1990年推出的一款雙桶式低壓大電流水焊機(jī)（又稱水氧焊機(jī)）真正解決了水焊機(jī)的制作成本問題，首次在首飾行業(yè)推廣取得成功。繼而在廣告行業(yè)的壓克力有機(jī)玻璃拋光領(lǐng)域再次獲得成功。,.,我國水焊機(jī)歷史,后來水焊機(jī)發(fā)展成為多種規(guī)格，多種版本，分別在銅焊、碳鋼切割、石英玻璃加工、水針劑拉絲封口等多領(lǐng)域應(yīng)用成功。目前，中國巳成為世界上水焊機(jī)的主要生產(chǎn)基地，在價(jià)格、品質(zhì)上與其他國家相比，占有絕對的優(yōu)勢。,.,水焊機(jī)應(yīng)用,1.小型水焊機(jī)的應(yīng)用范圍如下：壓克力工藝品的產(chǎn)品拋光、有機(jī)玻璃火焰拋光、金銀首飾焊接、電機(jī)漆包線焊接、義齒焊接及齒模修補(bǔ)、鏡架焊接、光纖焊接、小型火焰噴涂、石英管封口、以及大中小學(xué)校的水電解產(chǎn)生氫氧氣的試驗(yàn)演示等。,.,水焊機(jī)應(yīng)用,2.中大型水焊機(jī)空調(diào)銅焊焊接、蓄電池鉛極板群焊接、加高壓氧可切割各種厚度的鋼板、石英玻璃棒壓鑄成型、制藥廠水針劑安瓿瓶拉絲封口以及工件淬火等。,.,水下焊接技術(shù)研究的趨勢,（1）由于每種焊接方法(濕法,局部干法,干法)都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和適應(yīng)場合,因此,多種水下焊接方法并存的局面會(huì)長期存在。（2）濕法水下焊接的質(zhì)量主要受水下焊條、水下藥芯焊絲等因素的影響和制約，英、美等國已發(fā)展了多種高質(zhì)量的水下焊條，我們也應(yīng)該加快開發(fā)研制高質(zhì)量水下焊條、水下藥芯焊絲。通常濕法焊接的水深不超過100m,目前的努力方向是,實(shí)現(xiàn)200m水深濕法焊接技術(shù)的突破。,.,水下焊接技術(shù)研究的趨勢,（3）基于先進(jìn)技術(shù),對焊接過程進(jìn)行監(jiān)控的研究已經(jīng)取得某些進(jìn)展,主要體現(xiàn)在水下干法和局部干法焊接中的自動(dòng)化和智能化。例如：華南理工大學(xué)的廖天發(fā)等人采用VC+編程實(shí)現(xiàn)了串口通訊（SPC）,用于遠(yuǎn)程控制水下焊接焊前的焊縫對中以及焊接過程中的焊縫跟蹤。但是目前的水下焊接機(jī)器人系統(tǒng)還存在許多問題，其靈活性、體積、作業(yè)環(huán)境、檢測和監(jiān)控技術(shù)以及可靠性等還有待于進(jìn)一步發(fā)展和提高，這是目前我們的努力方向。,.,水下焊接技術(shù)研究的趨勢,（4）模擬技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展，為焊接生產(chǎn)朝著“理論數(shù)值模擬生產(chǎn)”模式的發(fā)展創(chuàng)造了條件，使焊接技術(shù)正在發(fā)生著由經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)、由定性到定量的飛躍。例如：德國的Hans-PeterSchmidt等人對電流在50-100A范圍內(nèi)，壓力0.1-10Mpa，鎢極氬保護(hù)情況下的水下高壓焊接電弧進(jìn)行了模擬研究，用數(shù)學(xué)方法解守恒方程得出了溫度、速度、壓力和電流的分布。其中電弧溫度的測量結(jié)果與理論分布吻合良好。隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展以及我國海洋工程向深海的挺進(jìn),應(yīng)當(dāng)重視和加快針對水下焊接這方面的數(shù)值模擬研究。目前我們也正在著手進(jìn)行高壓環(huán)境下焊接電弧的數(shù)值模擬這方面的研究工作。,.,水下焊接技術(shù)研究的趨勢,（5）計(jì)算機(jī)仿真是一項(xiàng)很有用的技術(shù),它在焊接工藝的制定、焊接設(shè)備的研制以及控制系統(tǒng)的改進(jìn)等方面的研究中都有應(yīng)用。Dag.Espedalen等人對高壓干法水下焊接進(jìn)行了仿真技術(shù)研究通過焊接仿真，有助于構(gòu)思新方案,并能提前發(fā)現(xiàn)存在的問題，這也是我們以后應(yīng)當(dāng)研究的一個(gè)領(lǐng)域。,.,總結(jié),隨著人類社會(huì)步入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，全球競爭異常激烈，制造