焊接先進(jìn)技術(shù)

第一章 激光焊接技術(shù)

第一節(jié) 概述

一、激光物理基礎(chǔ)

二、常用激光器及其分類

三、激光加工及其應(yīng)用

第二節(jié) 激光焊接原理

一、激光與物質(zhì)的相互作用

二、光致等離子體行為

三、激光焊接的基本原理

四、激光焊接特點(diǎn)

五、激光焊接影響因素

第三節(jié) 激光焊接技術(shù)及其應(yīng)用

一、激光焊接技術(shù)

二、金屬材料的激光焊接

三、激光焊接控制技術(shù)

第四節(jié) 激光焊接系統(tǒng)

一、激光焊接系統(tǒng)的組成

二、CO2激光器

三、YAG激光器

四、半導(dǎo)體激光器

五、光纖激光器

第五節(jié) 激光焊接安全與防護(hù)

一、激光輻射的危害及其分類

二、激光安全防護(hù)技術(shù)

三、激光加工安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

第二章 數(shù)字化焊接電源技術(shù)

第一節(jié) 數(shù)字化焊接電源特征及優(yōu)點(diǎn)

一、數(shù)字化焊接電源特征

二、數(shù)字化焊接電源優(yōu)點(diǎn)

第二節(jié) 焊接電源一電弧系統(tǒng)控制數(shù)字化

一、數(shù)字化焊接電源結(jié)構(gòu)形式

二、數(shù)字化焊接電源人機(jī)界面數(shù)字化技術(shù)

三、數(shù)字化焊接電源的專家系統(tǒng)

四、數(shù)字化焊接電源的通信技術(shù)

第三節(jié) 數(shù)字化焊接電源焊接質(zhì)量監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制

一、數(shù)字化焊接電源焊接質(zhì)量監(jiān)控

二、數(shù)字化焊接電源的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化

第四節(jié) 數(shù)字化焊接電源焊接新工藝

一、STT表面張力過(guò)渡數(shù)字控制

二、冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)

三、雙脈沖MIG焊鋁技術(shù)

四、交流方波埋弧焊工藝

第三章 攪拌摩擦焊和線性摩擦焊技術(shù)

第一節(jié) 攪拌摩擦焊

一、概述

二、攪拌摩擦焊原理與工藝特性

三、攪拌工具

四、鋁合金攪拌摩擦焊

五、攪拌磨擦焊接頭缺陷、檢測(cè)與補(bǔ)焊

六、攪拌摩擦焊工程應(yīng)用

第二節(jié) 線性摩擦焊

一、概述

二、線性摩擦焊原理與工藝特征

三、線性磨擦焊接頭缺陷

四、線性磨擦焊設(shè)備

五、線性摩擦焊工程應(yīng)用

第四章 焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)

第一節(jié) 焊接機(jī)器人概論

一、焊接機(jī)器人分類

二、焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成

三、焊接機(jī)器人選擇準(zhǔn)則(建議)

第二節(jié) 焊接機(jī)器人工作原理

一、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)

二、焊接機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式

三、焊接機(jī)器人控制技術(shù)

第三節(jié) 典型焊接機(jī)器人系統(tǒng)

一、點(diǎn)焊機(jī)器人工作站

二、弧焊機(jī)器人工作站

三、切割機(jī)器人工作站

四、群控機(jī)器人工作站

第四節(jié) 焊接機(jī)器人技術(shù)發(fā)展

一、焊接導(dǎo)引與焊縫跟蹤

二、焊接機(jī)器人離線編程控制

三、焊接機(jī)器人遠(yuǎn)程控制

四、焊接機(jī)器人焊接質(zhì)量控制

第五章 焊接數(shù)值模擬技術(shù)

第一節(jié) 焊接數(shù)值模擬技術(shù)概述

一、數(shù)值模擬技術(shù)

二、有限元軟件的發(fā)展歷史

三、通用有限元軟件概述

四、通用軟件對(duì)焊接溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)的模擬

第二節(jié) 焊接熱過(guò)程的數(shù)值模擬

一、概述

二、焊接熱傳導(dǎo)

三、焊接熔池中的傳熱和流體流動(dòng)

四、MIG焊熔滴長(zhǎng)大與過(guò)渡

五、焊接電弧的傳熱傳質(zhì)過(guò)程

第三節(jié) 焊接力學(xué)的數(shù)值模擬

一、焊接變形的預(yù)測(cè)與控制

二、考慮相變的焊接殘余應(yīng)力分析

三、局部焊后熱處理力學(xué)行為分析

第六章 材料切割新技術(shù)

第一節(jié) 等離子弧切割

一、切割等離子弧

二、等離子弧切割工作原理與特點(diǎn)

三、等離子弧切割工藝

四、空氣等離子弧切割

五、氧氣等離子弧切割

六、水下等離子弧切割

七、水再壓縮等離子弧切割

八、精細(xì)等離子弧切割

第二節(jié) 激光切割

一、激光切割的特點(diǎn)

二、激光切割原理

三、激光切割分類

四、激光切割工藝參數(shù)

五、氮?dú)廨o助CQ激光切割

六、氧輔助激光切割

七、激光汽化切割法

八、水導(dǎo)引激光切割

九、激光熱應(yīng)力切割

十、低功率激光切割

第三節(jié) 高壓水射流切割

一、水射流切割工藝特點(diǎn)

二、高壓水射流切割原理

三、水射流切割分類

四、切割頭和噴嘴

五、高壓水射流切割工藝

六、水射流切割應(yīng)用

第四節(jié) 切割自動(dòng)化

一、CNC數(shù)控切割

二、機(jī)器人切割

第七章 釬焊先進(jìn)技術(shù)

第八章 高效電弧焊接技術(shù)

第九章 表面堆焊技術(shù)

第十章 焊接先進(jìn)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 2100433B

焊接從技藝走向科學(xué)，以科學(xué)支撐技術(shù)是焊接技術(shù)發(fā)展的必然路徑。綜觀全球焊接技術(shù)的發(fā)展歷程，無(wú)論是從旋轉(zhuǎn)摩擦焊到線性摩擦焊再到攪拌摩擦焊，還是從單絲氣體保護(hù)焊到雙絲氣體保護(hù)焊再到多絲氣體保護(hù)焊；也無(wú)論是從單激光焊到激光組合焊再到激光復(fù)合焊，還是從交流工頻電阻焊到直流工頻電阻焊再到變頻伺服電阻焊，都無(wú)不印證了這樣一個(gè)規(guī)律：技術(shù)——科學(xué)——技術(shù)的螺旋上升的發(fā)展軌跡。

自動(dòng)調(diào)節(jié)酸堿度應(yīng)用專利技術(shù)

自動(dòng)調(diào)節(jié)軟硬度平衡技術(shù)

在線個(gè)性化定制和篩選技術(shù)

水系統(tǒng)生態(tài)能量循環(huán)區(qū)域控制技術(shù)

德國(guó)FESTO活性炭過(guò)濾技術(shù)

德國(guó)杜爾技術(shù)流水線，真空低溫加注機(jī)，注塑慮瓶強(qiáng)度高，不影響材質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。

改善和提高輥縫控制水平，需要從兩個(gè)方面入手，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的輥縫控制手段，增加軋機(jī)剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。

常規(guī)的輥縫控制手段主要有彎輥控制技術(shù)、傾輥控制技術(shù)和分段冷卻控制技術(shù)等。近年來(lái)，一些特殊的控制技術(shù)，如抽輥技術(shù)（HC軋機(jī)和UC系列軋機(jī)）、漲輥技術(shù)（VC軋機(jī)和IC軋機(jī)）、軋制力分布控制技術(shù)（DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥）和軋輥邊部熱噴淋技術(shù)等先進(jìn)的輥縫控制技術(shù)，得到日益廣泛的應(yīng)用。在此，分別就其中幾種典型技術(shù)作以簡(jiǎn)單介紹。

抽輥技術(shù)

抽輥技術(shù)，又稱HC軋機(jī)軋輥橫移輥縫控制系統(tǒng)。HC軋機(jī)是20世紀(jì)70年代日本日立公司和新日鐵鋼鐵公司聯(lián)合研制的新式6輥軋機(jī)。HC（HighCrown）即高性能軋輥凸度。該軋機(jī)是在普通4輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對(duì)可軸向移動(dòng)的中間輥，中間輥的軸向移動(dòng)方向相反。

通過(guò)對(duì)普通4輥軋機(jī)軋輥撓曲的分析，工作輥與支撐輥之間超出軋件寬度區(qū)域的有害接觸區(qū)，導(dǎo)致了軋輥的過(guò)度撓曲。這種撓曲不僅取決于軋制力的大小，而且取決于軋件寬度。另一方面，在工作輥上施加彎輥力時(shí)，軋輥的撓曲會(huì)在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC軋機(jī)是通過(guò)中間輥的橫移，消除了支撐輥與工作輥之間的有害接觸區(qū)，提高了軋制的輥縫控制能力，可適用于任何寬度帶材的軋制。HC軋機(jī)目前已發(fā)展出多種形式，如中間輥傳動(dòng)的HCM6輥軋機(jī)；中間輥和工作輥均能竄動(dòng)的HCMW6輥軋機(jī)；中間輥帶輥型曲線的HC--CVC軋機(jī)；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多種改進(jìn)型軋機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：輥縫控制能力強(qiáng)，不需要太大的彎輥力即可較好的調(diào)整輥縫；可消除支撐輥與工作輥邊部的有害接觸部分，減輕邊部減簿和裂變傾向；由于工作輥徑較?。ū绕胀?輥軋機(jī)小30%左右），可加大壓下量，實(shí)現(xiàn)大壓下量軋制，并減少能耗；*采用標(biāo)準(zhǔn)無(wú)凸度輥，就能滿足各種寬度帶材的軋制，減少了軋輥的備件。

從20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)已建HC軋機(jī)200多架，直到至今仍是一種較流行的機(jī)種。

CVC輥輥縫控制

CVC輥輥縫控制技術(shù)是德國(guó)西馬克-德馬格公司于1980年開發(fā)的。CVC（CoutinuouslyVariableCrown）的原意是連續(xù)可變凸度。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展與完善，CVC軋機(jī)已發(fā)展出很多種機(jī)型，廣泛應(yīng)用于冷軋板帶生產(chǎn)中。先進(jìn)的控制策略和控制手段相結(jié)合，使CVC技術(shù)成為目前世界上最先進(jìn)的軋制技術(shù)之一。它的控制原理很簡(jiǎn)單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時(shí)，形成等距的S形平行輥縫，通過(guò)軋輥竄動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對(duì)同步竄動(dòng)，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對(duì)軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。

UPC軋機(jī)是德國(guó)MDS研制的萬(wàn)能輥縫控制軋機(jī)，是繼HC、CVC技術(shù)之后又一種可改善輥縫的軋輥橫移式軋機(jī)。其原理是將普通4輥軋機(jī)的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構(gòu)成一個(gè)不同凸度的輥縫。

UPC軋機(jī)投產(chǎn)的數(shù)量不及HC軋機(jī)和CVC軋機(jī)，最早使用UPC技術(shù)的是德國(guó)克虜伯1250軋機(jī)和芬蘭2000軋機(jī)。

漲輥技術(shù)

漲輥技術(shù)，又稱VC輥縫可變凸度支撐輥輥縫控制技術(shù)。VC（VariableCrown）原意為在線可變凸度支撐輥，是由日本住友金屬公司于1977年開發(fā)成功的，軋機(jī)的軋輥為輥套型軋輥，主要由芯軸、輥套、密封油腔、油路、旋轉(zhuǎn)連接器和高壓泵站等部分組成。

VC輥控制輥縫的原理較簡(jiǎn)單，輥套和芯軸之間設(shè)有密封油腔，通過(guò)改變油腔內(nèi)的壓力，即使支撐輥改變輥形（軋輥凸度）油腔壓力與直徑脹大在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，且可做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，因此，可以參與到閉環(huán)輥縫控制系統(tǒng)中。

優(yōu)點(diǎn)：

減少支撐輥的換輥次數(shù)，避免貯存多個(gè)不同輥型的軋輥；*可補(bǔ)償軋輥磨損及熱輥形；在帶材軋制加、減速階段，可有效補(bǔ)償因軋制速度的變化引起的軋制力波動(dòng)和軋輥凸度變化；在線改造方便，僅需用VC輥代替原有支撐輥即可。

局限性：

VC輥制造較困難；高壓旋轉(zhuǎn)接頭及油腔密封維護(hù)困難；調(diào)整軋輥凸度的幅度較小。

軋制力分布控制技術(shù)

軋制力分布控制技術(shù)，又稱DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制。DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制（即軋制力分布控制）技術(shù)，是由法國(guó)VAIClecim公司于20世紀(jì)90年代推出的，主要由靜止輥芯、旋轉(zhuǎn)輥套、7個(gè)柱塞式液壓缸、推力墊及電液伺服閥等部分組成。

DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥多用于四輥軋機(jī)的支撐輥，可成對(duì)使用，也可單獨(dú)使用。其工作原理∶根據(jù)輥縫儀測(cè)量計(jì)算出的實(shí)際曲線與目標(biāo)輥縫曲線比較，得到一組偏差，通過(guò)7個(gè)單獨(dú)調(diào)控的液壓壓下缸，沿整個(gè)帶寬經(jīng)旋轉(zhuǎn)輥套給板帶分布相應(yīng)的軋制力，來(lái)進(jìn)行高精度的輥縫（平直度）控制。

DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制具有突出的優(yōu)點(diǎn)，是高精度輥縫控制執(zhí)行器的一次歷史性飛躍。主要表現(xiàn)在∶能消除對(duì)稱性和非對(duì)稱性的輥縫缺陷；輥縫控制不影響厚度控制；能動(dòng)態(tài)高精度控制輥縫。充分發(fā)揮DSR方式高精度輥縫控制能力的關(guān)鍵，在于輥縫儀系統(tǒng)的測(cè)量精度、計(jì)算精度以及偏差轉(zhuǎn)換為伺服閥調(diào)控信號(hào)的精度。一般輥縫儀應(yīng)達(dá)到1I單位的測(cè)量精度。

DSR雖有突出的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，檢修和維護(hù)難度大，且價(jià)格昂貴，因此目前尚未大范圍普及。