焊接先進技術

第一章 激光焊接技術

第一節(jié) 概述

一、激光物理基礎

二、常用激光器及其分類

三、激光加工及其應用

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

五、激光焊接影響因素

第三節(jié) 激光焊接技術及其應用

一、激光焊接技術

二、金屬材料的激光焊接

三、激光焊接控制技術

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、半導體激光器

五、光纖激光器

第五節(jié) 激光焊接安全與防護

一、激光輻射的危害及其分類

二、激光安全防護技術

三、激光加工安全防護標準

第二章 數(shù)字化焊接電源技術

第一節(jié) 數(shù)字化焊接電源特征及優(yōu)點

一、數(shù)字化焊接電源特征

二、數(shù)字化焊接電源優(yōu)點

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)字化焊接電源人機界面數(shù)字化技術

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

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

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表面張力過渡數(shù)字控制

二、冷金屬過渡焊接技術

三、雙脈沖MIG焊鋁技術

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

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、檢測與補焊

六、攪拌摩擦焊工程應用

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、線性磨擦焊設備

五、線性摩擦焊工程應用

第四章 焊接機器人應用技術

第一節(jié) 焊接機器人概論

一、焊接機器人分類

二、焊接機器人系統(tǒng)組成

三、焊接機器人選擇準則(建議)

第二節(jié) 焊接機器人工作原理

一、機器人運動學

二、焊接機器人驅(qū)動方式

三、焊接機器人控制技術

第三節(jié) 典型焊接機器人系統(tǒng)

一、點焊機器人工作站

二、弧焊機器人工作站

三、切割機器人工作站

四、群控機器人工作站

第四節(jié) 焊接機器人技術發(fā)展

一、焊接導引與焊縫跟蹤

二、焊接機器人離線編程控制

三、焊接機器人遠程控制

四、焊接機器人焊接質(zhì)量控制

第五章 焊接數(shù)值模擬技術

第一節(jié) 焊接數(shù)值模擬技術概述

一、數(shù)值模擬技術

二、有限元軟件的發(fā)展歷史

三、通用有限元軟件概述

四、通用軟件對焊接溫度場應力場的模擬

第二節(jié) 焊接熱過程的數(shù)值模擬

一、概述

二、焊接熱傳導

三、焊接熔池中的傳熱和流體流動

四、MIG焊熔滴長大與過渡

五、焊接電弧的傳熱傳質(zhì)過程

第三節(jié) 焊接力學的數(shù)值模擬

一、焊接變形的預測與控制

二、考慮相變的焊接殘余應力分析

三、局部焊后熱處理力學行為分析

第六章 材料切割新技術

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

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、精細等離子弧切割

第二節(jié) 激光切割

一、激光切割的特點

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、氮氣輔助CQ激光切割

六、氧輔助激光切割

七、激光汽化切割法

八、水導引激光切割

九、激光熱應力切割

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

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、水射流切割應用

第四節(jié) 切割自動化

一、CNC數(shù)控切割

二、機器人切割

第七章 釬焊先進技術

第八章 高效電弧焊接技術

第九章 表面堆焊技術

第十章 焊接先進技術在生產(chǎn)中的應用 2100433B

焊接從技藝走向科學，以科學支撐技術是焊接技術發(fā)展的必然路徑。綜觀全球焊接技術的發(fā)展歷程，無論是從旋轉(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焊到雙絲氣體保護焊再到多絲氣體保護焊；也無論是從單激光焊到激光組合焊再到激光復合焊，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，都無不印證了這樣一個規(guī)律：技術——科學——技術的螺旋上升的發(fā)展軌跡。

自動調(diào)節(jié)酸堿度應用專利技術

自動調(diào)節(jié)軟硬度平衡技術

在線個性化定制和篩選技術

水系統(tǒng)生態(tài)能量循環(huán)區(qū)域控制技術

德國FESTO活性炭過濾技術

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

改善和提高輥縫控制水平，需要從兩個方面入手，一是從設備配置方面，如采用先進的輥縫控制手段，增加軋機剛度等；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、傾輥控制技術和分段冷卻控制技術等。近年來，一些特殊的控制技術，如抽輥技術（HC軋機和UC系列軋機）、漲輥技術（VC軋機和IC軋機）、軋制力分布控制技術（DSR動態(tài)輥縫輥）和軋輥邊部熱噴淋技術等先進的輥縫控制技術，得到日益廣泛的應用。在此，分別就其中幾種典型技術作以簡單介紹。

抽輥技術

抽輥技術，又稱HC軋機軋輥橫移輥縫控制系統(tǒng)。HC軋機是20世紀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。HC（HighCrown）即高性能軋輥凸度。該軋機是在普通4輥軋機的基礎上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對可軸向移動的中間輥，中間輥的軸向移動方向相反。

通過對普通4輥軋機軋輥撓曲的分析，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)，導致了軋輥的過度撓曲。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，軋輥的撓曲會在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC軋機是通過中間輥的橫移，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軋機目前已發(fā)展出多種形式，如中間輥傳動的HCM6輥軋機；中間輥和工作輥均能竄動的HCMW6輥軋機；中間輥帶輥型曲線的HC--CVC軋機；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多種改進型軋機。

優(yōu)點：輥縫控制能力強，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?輥軋機小30%左右），可加大壓下量，實現(xiàn)大壓下量軋制，并減少能耗；*采用標準無凸度輥，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70年代以來，世界各國已建HC軋機200多架，直到至今仍是一種較流行的機種。

CVC輥輥縫控制

CVC輥輥縫控制技術是德國西馬克-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20多年的發(fā)展與完善，CVC軋機已發(fā)展出很多種機型，廣泛應用于冷軋板帶生產(chǎn)中。先進的控制策略和控制手段相結(jié)合，使CVC技術成為目前世界上最先進的軋制技術之一。它的控制原理很簡單，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，當曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負凸度輪廓，從而適應工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。

UPC軋機是德國MDS研制的萬能輥縫控制軋機，是繼HC、CVC技術之后又一種可改善輥縫的軋輥橫移式軋機。其原理是將普通4輥軋機的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構(gòu)成一個不同凸度的輥縫。

UPC軋機投產(chǎn)的數(shù)量不及HC軋機和CVC軋機，最早使用UPC技術的是德國克虜伯1250軋機和芬蘭2000軋機。

漲輥技術

漲輥技術，又稱VC輥縫可變凸度支撐輥輥縫控制技術。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單，輥套和芯軸之間設有密封油腔，通過改變油腔內(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)呈線性關系，且可做無級調(diào)節(jié)，因此，可以參與到閉環(huán)輥縫控制系統(tǒng)中。

優(yōu)點：

減少支撐輥的換輥次數(shù)，避免貯存多個不同輥型的軋輥；*可補償軋輥磨損及熱輥形；在帶材軋制加、減速階段，可有效補償因軋制速度的變化引起的軋制力波動和軋輥凸度變化；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困難；調(diào)整軋輥凸度的幅度較小。

軋制力分布控制技術

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

DSR動態(tài)輥縫輥多用于四輥軋機的支撐輥，可成對使用，也可單獨使用。其工作原理∶根據(jù)輥縫儀測量計算出的實際曲線與目標輥縫曲線比較，得到一組偏差，通過7個單獨調(diào)控的液壓壓下缸，沿整個帶寬經(jīng)旋轉(zhuǎn)輥套給板帶分布相應的軋制力，來進行高精度的輥縫（平直度）控制。

DSR動態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制具有突出的優(yōu)點，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∶能消除對稱性和非對稱性的輥縫缺陷；輥縫控制不影響厚度控制；能動態(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鍵，在于輥縫儀系統(tǒng)的測量精度、計算精度以及偏差轉(zhuǎn)換為伺服閥調(diào)控信號的精度。一般輥縫儀應達到1I單位的測量精度。

DSR雖有突出的優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)相對復雜，檢修和維護難度大，且價格昂貴，因此目前尚未大范圍普及。