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序論:在您撰寫焊接技術的特點時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
機械激光-電弧復合焊接技術是為了滿足特定材料的加工焊接要求,綜合利用機械激光焊接和電弧焊接的優勢,將其物理性能和能量傳輸性能以恰當的方式融合到一起,形成的一種科學先進的技術手段。將電弧焊接和激光焊接技術取長補短的結合起來形成的激光-電弧復合焊接技術具有經濟、高效的特點,解決了許多材料的加工要求,實現了優質的焊接。
電弧焊接是應用最早且在材料技術上運用較普遍的焊接的技術,將電能轉換為熱能完成金屬之間的連接,分為非熔化極電弧焊接和熔化極電弧焊接,但是由于電弧能力分布密度特性,導致焊接速度較慢,焊接的深度和熔度較淺,造成材料容易焊接變形,并且生產效率較低。激光焊接可以利用高達107W/cm2的能量密度形成小孔和等離子體時的熱加工,激光焊接速度比較快,材料變形較少,通過較少的熱輸入量形成深度比大的良好焊接效果,從而實現精密焊接。但是也存在著一定的缺點,即焊接接頭的間隙要求較高、焊接過程的穩定性和激光能量的利用率較差、焊接厚度較高的材料成本過高。
為順應時展,綜合焊接需求,針對電弧焊接和激光焊接的優劣,在20世紀70年代末,英國倫敦帝國大學對復合焊接工藝進行了研究,提出了電弧與激光焊接結合的工藝概念,隨后英國學者和美國等科學研究者利用了激光配合一定量的輔助電弧,形成了現如今激光-電弧復合焊接的技術工藝,解決了焊接熔深淺問題和生產成本過高的問題,有效的提升了能量的利用率,提高了焊接的生產效率。
二、激光-電弧復合焊接的原理
激光―電弧復合焊接技術在工作時,激光及電弧同時作用在金屬表面的一點上。在激光的作用下,焊縫的上方會產生一定的等離子體云,這種等離子體云會吸收及散射進行射入過程中的激光,從而降低了激光能量的功能。在原有基礎上加上電弧后,能夠產生一定量的低溫低密度的電弧等離子,從而起到稀釋激光等離子體的作用,進一步提升了激光能量的傳輸效率。外加電弧還可以在進行焊接的同時實現對母材進行加熱,母材溫度的升高能夠提升對激光的吸收效率,從而增加焊接熔深。而且激光作用能夠降低電弧通道的電阻,也能夠加深該項技術的熔深。
三、機械激光-電弧復合焊接技術的特點
(一)提高了焊接過程的穩定性
激光焊接時,等離子體形成較多的帶電粒子,帶電粒子會主動吸收電弧,壓縮電弧的根部使電弧穩定燃燒,既增加了焊接的穩定性,使得電弧不隨意飄逸同時提升了電弧的能量利用率。
(二)實現高效率、低成本的焊接
機械激光-電弧復合焊接技術的最主要優勢和目的便是實現高效率、低成本的焊接。激光和電弧的相互作用下,使得用較小的激光和電弧能量便能完成材料的焊接,相比要達到同等效果所耗費的單獨激光和電弧功率要小許多,極大程度的降低了生產成本。同時與單純電弧或者激光焊接相比,復合焊接技術利用兩種熱源綜合焊接的優勢,輸入的熱量較小造成的熱影響區域面積較小,導致的工藝材料的焊縫變形量較小,較少了焊接后的工序處理,提升了生產工作效率。
(三)增加焊縫熔深,改善焊接成型
熔深淺是焊接技術中易出現的問題,而在激光的作用下,電弧可以深入到工件內部,到達焊縫的深處增加熔深,并且在電弧的作用下也會增強金屬的激光吸收率。形成較深的焊縫熔深改善了金屬的熔化程度,避免了焊縫咬邊的現象出現,同時,激光-電弧復合焊接技術還可以控制激光和電弧的輸出量,根據材料工件需求,單獨調節配比,獲得理想的焊縫熔深和深寬比。
(四)減少焊接缺陷,提升焊接質量
在電弧和激光的復合熱源焊接下,激光的作用減少了焊縫的加熱時間,使得焊接材料受熱面積減少,不易產生較大的晶粒,并且有效的減緩了熔池金屬的凝固時間,增加了熔池相變時間,將熔池的氣體充分排除,減少了諸如氣孔、裂紋等焊接的缺陷,提升了焊接的質量。
(五)降低要求,提升焊接適應性
單獨激光作用時,激光束直徑較小,對焊接接頭的間隙要求小于0.10mm要求較高。而在電弧的作用下,增加了工件材料的熔合區寬度,可以降低焊接接頭間隙的高精度要求。并且更適用于一些特殊的材料,如電弧在激光焊接之前可以清潔焊縫表面,去除氧化膜,從而更有利于焊接鋁合金。
四、機械激光-電弧復合焊接技術的應用
(一)應用到船舶制造業
因船舶制造業中造船所使用的鋼板厚度較厚,對于焊接要求較高,而單一的電弧焊接和激光焊接都無法滿足船舶制造業的需求。激光-電弧復合焊接技術具備著獨特的優勢,對于較大的焊件間隙可以放寬至1mm,相對于激光焊接的0.1mm,極大的提升了間隙距離,減少了焊接前的工作量和成本,使的船舶制造速度加快,成本下降,提升了制造效率。另外主要的優勢在于,激光-電弧復合焊接可減少焊件的變形量,使得焊接后的整形工作量也隨之減少,極大的減輕了人力成本。
(二)應用到汽車制造業
目前在汽車行業中,汽車設備逐漸向更輕薄發展,而汽車框架結構也引進了更多的鋁、鋁鎂等輕質合金,既改善了汽車的機動性能,使汽車流線性速度增快,也節約了能源減少了污染。以往汽車的焊接多采取激光焊和熔化極氣體保護焊,但是目前大多數采取了激光-電弧復合焊工藝的成熟焊接手段,滿足了汽車制造業焊接需求。例如德國大眾汽車工程公司的TGRAF等人自主研發了MIG復合焊接機頭,該焊頭結合電弧和激光焊接的優勢,以極小的幾何尺寸,安裝到弧焊機器人手臂,方便各空間、各角度的焊接。
(三)應用到石油管道中
通常石油管道焊接中,由于管道壁比較厚,需要使用電弧焊在特殊的坡口處多次焊接,不僅耗費人力帶來工作麻煩,而且焊接的引弧熄弧階段易產生缺陷。采用激光-電弧復合焊融合了電弧焊接的橋接能力和激光焊接的深熔性能避免反復焊接,確保一次焊接成型,從而減少了焊接的缺陷,也提升了石油管道焊接的效率。
1 過去育苗存在的問題
過去多采用黃芽或小苗嫁接,遇到長時間惡劣天氣,砧木發根慢,接穗心葉抽生非常慢,一般需要10 d以上,有時甚至20 d,而且抽生心葉細弱,從接穗子葉節以下拉伸特別長,甚至超過真葉,成為高頸苗;而且大小苗多,后期管理難度加大。
2 營養土處理技術
采用穴盤式營養土育苗,將粉碎過的東北草炭與大顆粒的珍珠巖、有機肥按體積比7 ∶ 2 ∶ 1,用機械混勻后作砧木及嫁接苗的營養土;草炭與珍珠巖按7 ∶ 3混勻作接穗用營養土。
2.1 營養土消毒
接穗用營養土需提前15 d用 40% 甲醛100倍液噴淋,拌勻后再用薄膜密閉,利用晴熱高溫處理5~7 d,等氣味散盡后方可使用。
2.2 營養土熟化
可在砧木播種前或嫁接苗回栽前7~10 d,將裝盤的營養土濕透覆膜利用晴熱高溫處理5~7 d。營養土經過熟化后,土壤疏松,干濕度適宜,一方面有利于斷根砧木根系快速生長,同時避免濕度過大滋生病害和二次發酵引起燒根。
3 砧木育苗技術
3.1 砧木品種選擇
一般選用親合性好、抗性好,生長旺的‘新土佐’類南瓜砧木,如‘小拳王’、‘剛強2號’、‘野狼2號’等品種。
3.2 快速浸種催芽
砧木在55 ℃ 溫水中浸泡2.5 h,讓水溫自然冷卻,30 min后加入10 mg·kg-1多效唑;浸種的砧木沖洗干凈后放在潔凈處晾干,用藥劑拌種后在33 ℃ 高溫下催芽,一般24 h芽率達80%,36 h達95%。
3.3 多效唑控苗促根
砧木用營養土最好不加化肥,避免南瓜砧木過于肥大占用過多空間影響嫁接速度。當砧木高度達10 cm時用20~30 mg·kg-1多效唑,可控制苗的高度,增加砧木韌性,提高砧木利用率。嫁接前5 d再用20~30 mg·kg-1多效唑處理,可促進根原基形成,保證嫁接回栽后2~3 d即可發根。
4 接穗育苗技術
4.1 品種選擇與育苗時間確定
根據品種不同確定育苗時間,薄皮及薄厚皮甜瓜嫁接苗齡20~25 d,即1葉1心;厚皮甜瓜15~18 d,心葉過子葉平面。
4.2 平盤式育苗
用30 cm×22 cm×6 cm平盤育苗,浸種與拌種同砧木,每盤播種300~400粒,放入催芽室保濕培養,32 ℃ 高溫下72 h即可出苗。
4.3 多效唑處理
甜瓜接穗浸種處理同砧木,但多效唑濃度為7.5 mg·kg-1,處理過甜瓜子葉肥厚,莖稈矮壯,葉色濃綠,主根粗壯,根系發達,接穗質量好。嫁接前可用0.1% 高含量的花卉肥噴霧,有利于接穗營養貯備,可預防嫁接后子葉黃化。
5 嫁 接
采用大苗嫁接原則,即大接穗小砧木,砧木苗齡不超過13 d。大苗嫁接好處表現在4個方面:一是苗大接穗莖稈相對粗壯,嫁接接觸面相應增加,可明顯提高嫁接成活率,在薄皮及薄厚皮甜瓜上表現更為顯著;二是由于嫁接時接穗心葉已抽生,過了接穗拔高期,嫁接后接穗不再拔高,避免產生高頸苗;三是接穗心葉已抽生,嫁接苗生長速度加快,嫁接成活期縮短,可降低管理成本;四是苗大耐藥性增加,可減少由于藥害造成封頂苗或無頭苗。
5.1 斷根嫁接
斷根嫁接操作簡單方便,工作效率高,嫁接苗整齊度高,根系發達,移栽后成苗快,十分適宜工廠化育苗。
5.2 砧木剪葉
由于南瓜砧木子葉過大,而穴盤空間有限,為了避免相互遮陽,嫁接時將南瓜2片子葉同時去掉一半,對嫁接苗的成活及大田生產無不利影響。
5.3 雙膜覆蓋
嫁接苗回栽后,首先用地膜平鋪包裹嚴實,上面再蓋一層小拱棚膜,雙膜覆蓋既保溫又保濕,還能透光。一方面即使嚴寒天氣,也能通過電加熱及水暖輕松達到25 ℃;另一方面保濕效果好,不必經常澆水,減少病害發生;再則嫁接苗回栽一直見光,去掉平鋪膜后可直接見強光,省去了煉苗過程,縮短了育苗周期。但是大苗嫁接接穗負荷相對較大,要注意膜內溫度要控制在35 ℃ 以下,強光條件下注意遮陰,否則接穗子葉由于消耗自身營養過多,引起子葉黃化。
6 苗期病蟲害綜合防治
遵循“預防為主,綜合防治”的植保方針,一方面注意合理用藥,另一方面通過水暖及通風換氣降低濕度,能很快達到好的防治效果。
6.1 檢疫
使用的種子都要有種子檢疫證明,盡量減少檢疫性病蟲的傳播。
6.2 種子處理
主要預防細菌性果腐病及角斑病,兼治真菌性病害,用40% 甲醛100倍浸種30~60 min。
6.3 接穗用營養土處理
由于采用大苗嫁接,接穗育苗期比較長,很容易感染猝倒病、立枯病等到苗期病害,因此接穗用營養土需要特別處理,用甲霜靈600倍液及99% 綠亨1號3 000倍混合液處理,種子經過25%甲霜靈·咯菌腈拌種,可減少苗期病害。
【關鍵詞】復變函數;解析函數;概念探究;教學特點;教學建議
【中圖分類號】G642
引言
復變函數論是現行大學本科數學專業的核心課程,主要學習經典的解析函數理論.早在19世紀,有關解析函數的研究就已經形成了非常系統的理論.這一數學分支是19世紀最為獨特的創造,幾乎統治了整個19世紀,曾被認為是抽象科學中最和諧的理論之一.自其形成以來,一方面,它深刻地滲透到了代數學、解析數論、微分方程、概率統計、計算數學等數學分支;另一方面,它又被廣泛地應用于理論物理、彈性理論、流體力學、電學以及天體力學等方面.它和數學其他分支的聯系也日益密切.并且,對它的研究還發展出了一些新的數學分支.因而,在大學數學專業的課程學習中,解析函數的理論占有十分重要的地位.
一般而言,在本科階段該課程包含的主要內容有:解析函數及其性質、復函數的積分理論、解析函數的Taylor展式、解析函數的Laurent展式、留數理論、共形映射以及解析延拓等.這些內容都圍繞解析函數這個中心概念展開.要學好復變函數理論,弄清解析函數是一個關鍵.然而,在教學的過程當中,針對學生而言,對于解析函數概念的學習,尤其是對其本質的認識,仍然是一個薄弱的環節.所以,在教學的過程當中,有必要對解析函數的概念在深層次上作一定的剖析和探究,同時對其教學特點作一定的分析和總結.這樣一來,有利于教學活動的有效展開,起到事半功倍的作用.
文章首先論述了解析概念的產生,介紹了解析函數研究的背景及其發展過程;其次深刻分析了函數解析的本質,總結了若干解析的等價條件;然后具體剖析了解析概念在課程教學中的重要性;接著指出了現行課程教學中存在的突出問題;最后,針對問題分析了解析函數內容教學的特點并給出了相應的教學建議.
一、解析概念的產生
1.研究的歷史
復數以及復變函數的研究是與部分分式積分法,確定復數與復數的對數,保形映射,以及實系數多項式的分解等研究相聯系而被引入數學的.
三、解析概念教學的重要性
1.解析概念的地位
解析函數是復變函數論研究的中心對象,因而復變函數論常常又稱為解析函數論.解析函數是整個復變函數論最基本最重要的概念.
其重要性體現在:首先,通過解析函數的定義,將復變函數論的中心研究對象作了界定,使課程主題對象明確化.其次,由解析函數論研究的歷史,許多相關的數學和實際問題的研究其對應的對象都是解析函數,這在課程中有重要的體現.最后,在課程中,由不同時期關于復變函數的研究得到的結果是由解析這個概念系統組織在一起的.
2.解析概念的紐帶作用
現行大學復變函數論課程的內容因要求不同而有所區別.一般在本科階段該課程包含的主要內容有:解析函數及其性質、復函數的積分理論、解析函數的Taylor展式、解析函數的Laurent展式、留數理論、共形映射以及解析延拓等.如上所言,解析函數是該課程研究的中心對象,而解析又是該課程最基本最重要的概念.實際上,在課程教學中,解析概念還起著關鍵的紐帶作用.
除去復數與復變函數的基本概念外,課程其他部分的內容均圍繞解析函數而展開.在討論復積分時,由函數解析得到著名的柯西積分定理和柯西積分公式等結論;在復級數的討論中,得到冪級數的解析性和解析函數的級數性質;隨后對環狀區域內函數的解析與級數展開討論了條件與性質;在討論留數理論時,雖然是針對奇點(不解析點),但還是利用去心鄰域內函數的解析性;共形映射則從幾何的角度討論解析的性質與應用.所以,課程的各部分內容都是由解析概念聯系在一起的.
四、教學中的問題
1.背景知識教學的缺乏
目前,大學數學專業課程的教學中普遍存在概念背景知識教學的缺乏.通常直接給出概念以及公理、引理,接下來,大部分時間在做推理論證.這種教學和學習的方式使學生感到課程枯燥乏味,大大降低了學習效率.復變函數論課程的教學中當然也存在類似問題.
關于解析函數的概念,大多數教材都未給出相應的背景知識,教師教學時也不太重視這個問題.通常是給出定義后,僅將定義本身解釋一遍,而如此定義的原因、過程等等卻未給出相應的必要說明.如忽視了解析概念的研究的起源、解析函數研究的發展變化以及概念形成的背景等等.致使學生在學習中感到突兀和茫然,對概念沒有深刻的體會和把握,只能低效機械地學習.
2.概念本質的強化不夠
在通常的課程教學中,對解析概念的本質強化不夠.實際上,在學完了解析的概念(定義)后,學生對解析幾乎不可能有任何深層的體會.而在稍后幾部分重要內容即復函數的積分理論、解析函數的Taylor展式、解析函數的Laurent展式、留數理論、共形映射以及解析延拓等的學習中,教師和學生又會更加注重于數學邏輯的推導和技巧的鍛煉,往往忽視了在這些內容的教學和學習中去深化對“解析”的認識.
這樣一來,削弱了學生對解析概念的認識和體會,一定程度上使其降低了對各部分內容關聯度的認識,不能從更高的視野下來系統把握整個課程的內容.
五、教學的特點及建議
1.教學特點分析
由上述對解析概念的剖析探究以及復變函數論課程內容的特點,結合數學教育的內在規律,對于解析概念的教學,總結如下幾個特點:
(1)背景知識的教學,如研究的起源、發展、形成等對于解析概念的教學是必要的.恰當的背景知識的引入會使學生更為自然和輕松地接受概念,并且對知識的發展會有一定的歷史的把握.
(2)解析概念對應的實際意義,如映射的保形性、場的無源無旋性等內容的教學對加深學生在概念理解和接受上有很大的作用.它會在一定程度上將概念形象化,使學生易于接受.
(3)解析概念在整個復變函數論課程各部分內容的教學中具有紐帶作用,充分發揮并適時強化這一紐帶作用有利于學生對課程內容的全面把握.
(4)解析及其性質與實函數的對比在教學上有利于深化學生對解析概念的理解.函數的解析特性導致復函數在性質上與一元實函數有本質差異,在教學意比較這種差異有利于學生深刻領會解析的含義.
(5)解析的多種不同等價形式也有利于學生對概念的理解和掌握.熟悉并領會多種不同的等價形式不僅有助于理解概念,還有助于對整體內容的把握.
2.相應的教學建議
基于現行大學復變函數論課程的教學要求,根據上述解析函數概念的特征,結合教學過程中的典型問題以及解析概念教學的特點分析,對復變函數論課程中解析函數概念的教學給出如下建議:
(1)選取恰當的教材以及教學參考書,有目的和針對性地在教學過程中增強關于解析概念背景知識的教學.同時注重對解析給予恰當的實際解釋.一句話,就是要使解析這個概念在教學中不要太抽象.
(2)充分發揮解析概念在復變函數論課程中的紐帶作用.通過總結、展示各種不同形式的解析等價條件,強化學生對解析概念的理解.同時加強學生對整體內容的全面把握.
(3)在教學過程中,重視解析函數與一元實函數在性質上的比較.可引導學生通過比較二者的性質差異性,深化學生對解析內涵的認識.
【參考文獻】
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一、中小學教師運用教育技術的自我效能感內涵
自我效能感(self-efficacy)概念來源于班杜拉(Albert Bandura.1977)的社會認知學習理論,或者是自我效能感理論。原意是指“個體對自己是否有能力完成某一行為(任務)所進行的主觀判斷?!盵3]教育技術能力是指我國教育部頒布的《中小學教師教育技術能力標準(試行)》中規定的中小學教學、管理、技術支持三類人員的教育技術能力。參照這兩個定義,筆者把中小學教師運用教育技術能力的自我效能感定義為:個體對自己是否有能力運用教育技術優化教學過程,幫助學生學習所進行的主觀判斷。按照普通心理學的解釋,能力是一種心理特征,是個體順利實現某種活動或者任務的心理條件。能力不是指個體現有的成就,而是指個體具有的一種潛力和可能性。在教學活動中,通常能力通過各種具體的活動表現出來,并在活動中得以發展和完善,教育技術能力也不例外。在具體的教學活動中,有人擅長使用言語能力,有人擅長使用教育技術能力。這與教師的信息素養有關。所謂主觀判斷是指個體根據自己的心理尺度來評判事物的好與壞的心理傾向。
很顯然,這里所說的效能感是一種特殊形式的教學效能感,是教師運用教育技術原理和技能幫助學生學習意義下的自我效能感,是教師個體在教學過程中借助教育技術工具、組織實施教學帶來的某種結果的自我效能感。它與通常所說的教學結果期待或者教學效能期待既有區別又有聯系。教學結果期待是相信那些教學行為會出現某種預料之中的結果。比如:教學生運用某個詞組造句,其教學結果期待是預料學生對這個詞組有較深入的理解。而自我效能感是相信自己能夠做出某種行為后達到某種水平的信念。信念是認知、情感和意志的有機統一體,是人們在一定的認識基礎上確立的對某種思想或事物堅信不疑并身體力行的心理態度和精神狀態。[4]綜合起來,以上諸因素構成了中小學教師運用教育技術的自我效能感內涵。
二、中小學教師運用教育技術的自我效能感的結構
班杜拉提出的“三元交互決定論”認為,人的心理和行為機能是由人的內部因素(認知、動機、情感、生理)P、環境E和行為B三者決定的(如圖1所示)。這三者之間相互獨立,又是相互作用和相互影響的。這一理論突出了個體的內部因素在人的心理和行為機能方面的作用,而且班杜拉的自我效能理論主要關注的是“三元交互決定論”中的個體內部因素或是主體性因素。
圖1 班杜拉的三元交互因果關系圖
從班杜拉的三元交互作用決定論入手,把握中小學教師運用教育技術的自我效能感的結構,理解人的自我效能感是一個動態變化的過程,源于個體內部因素、環境和行為三元交互作用,也消失于這三元交互作用,是一個不斷消失和重構、螺旋式上升的過程。舊的自我效能感的消失意味著新的、更有活力的自我效能感的重構和生成。教師運用教育技術的自我效能感也是這樣一個消失和重構的過程,與中小學教師掌握和運用技術的過程相對應。個體內部因素、環境和行為三元交互作用形成了自我效能,同時,自我效能也對內部因素、環境和行為之間的交互作用產生影響。例如:教師運用教育技術進行教學或是教育技術進入到教學中,首先是一個嘗試的階段,起初他們處于一個陌生的、具有挑戰性的環境中。當教師進行嘗試之后,發現利用教育技術能更好地進行教學,并且能獲取更大的成功,即教師運用教育技術的自我效能感高,因此,教師便會選擇運用教育技術手段來進行教學,并且還會積極地改造教育技術下的環境,將技術與學科課程整合起來,甚至會創造出一些新的教學的環境來使學生更好地學習。這樣,自我效能便對環境產生了影響。
在自我效能感的生成和重構過程中,個體受直接經驗、替代經驗、言語勸說、情緒喚醒四個因素的影響,其中,替代性經驗對個體形成的自我效能感影響最大、最顯著。這就為組織中小學教師教育技術技能培訓提供了理論依據。同時,也揭示了教育技術能力涉及教師的專業知識水平、教學經驗與技能、教育技術能力等多方面的因素。
關鍵詞:激光;焊接;技術;應用
中圖分類號: TG456.7 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)01-164-2
0 引言
隨著我國經濟的快速發展,科學技術水平的不斷提高,我國焊接技術也有了很大的進步,尤其是激光焊接技術以其獨有的優勢受到了各行各業的認可和廣泛的應用,為我國制造業、電子行業、生物醫學等領域都做出了極大的貢獻,因此,深入的研究激光焊接技術及其應用不僅能夠促進焊接行業的持續發展,而且對于發展我國工業、農業等其他行業也具有非常重要的現實意義。
1 激光焊接技術
1.1 激光焊接技術的工作機理
20世紀60年代以來,伴隨CO2、YAG等激光器的誕生,研究人員們也迅速將其利用到了焊接技術中,進而開發了激光焊接技術,它的開發和應用為焊接行業帶來了新的希望,并且很快被廣泛應用于各個領域中。激光焊接技術的工作機理由于激光器的不同也各有差異,因而,根據激光器提供的功率密度的大小可以將激光焊接技術分為兩類,一是激光傳熱熔化焊,二是激光深熔焊,他們的工作機理也各不相同。激光傳熱熔化焊所使用的激光器功率密度為105~106w/cm2,其工作機理是被焊工件表面吸收激光束熱量,然后利用熱傳導效應在工件表面形成一定體積的熔池,使被焊部位熔化,然后進行焊接工作。激光深熔焊所使用的激光器功率密度為106~108w/cm2,其工作機理為利用激光器功率密度高的特點,使材料達到瞬間汽化進而在表面形成圓孔空腔,然后再通過控制激光束與工件間的相對運用使空腔附近的金屬熔化,進而完成焊接工作。
1.2 激光焊接技術的特點
近年來,經過研究人員不斷的探索和創新,激光焊接技術終于被成功開發和應用,并且,在某些領域中,傳統的焊接技術已經完全被激光焊接技術所取代。激光焊接技術之所以可以被廣泛的應用,一定是有其獨有的優勢。下面我們就介紹激光焊接技術的突出優點。第一,熱影響區域非常小。由于激光焊接技術是將激光束直接打到被焊接的部位,而激光束又具有方向性強和熱源集中的特點,因而激光束只作用于被焊接的部位,不會影響其他區域。正是因為這個優點,激光焊接技術可以被應用于焊接非常精密的零部件,大大降低了焊件收縮、變形情況的出現。第二,激光束聚集可以產生很高的熱量,因而,利用激光焊接技術所焊接的焊縫強度都很高,保證了焊件的質量,并且焊接工作效率也很高,此外,由于激光束方向性好,不會對非焊接區域造成干擾,因而通常焊縫表面的質量都很好。第三,利用激光焊接可以對非常隱蔽、難以到達的部位進行焊接。這是因為激光焊接技術非常靈活,只需要通過控制激光束的方向就能改變焊接位置。第四,傳統的焊接技術對于金屬間的焊接還是能夠達到的,但是對于異種合金焊接就相對困難了。然而,利用激光焊接技術甚至可以完成金屬與非金屬之間的焊接,可以說是焊接技術新的突破。
當然,一切事物都有兩面性,激光焊接技術雖然有很多突出的優勢,但是依舊存在一些不足之處,比如:第一,如果被焊工件要應用激光焊接技術進行焊接,那么就要求其在焊接前進行高標準的處理,通常要處理焊件的加工精度、裝配等,因為如果被焊工件達不到高標準的要求,那么利用激光焊接技術在焊接過程中很容易造成缺陷;第二,激光焊接技術相對于普通焊接技術有很多優勢,因而受到各行各業的青睞,然而,如果想要應用激光焊接技術,所要購買的激光焊接設備價格相對比較高,對于一些企業而言就需要花費高額的投資成本,這也是有些企業放棄應用激光焊接技術的原因之一。
2 激光焊接技術的應用
2.1 制造業領域
早在20世紀80年代,千瓦級激光器的誕生促使激光焊接技術被成功應用于工業生產中,而在之后的發展中,激光焊接技術被應用最多的就是汽車制造業中。尤其是當今汽車市場非?;鸨囍圃鞓I迅速發展,激光焊接技術為汽車制造提供了強大的技術支持。就拿發達國家美國和日本來說,兩個國家在汽車制造業上都屬于世界領先水平,90年代初,美國非常有名的通用、福特和克萊斯特汽車制造公司引入了激光焊技術,雖然相對而言激光焊接技術的引入有些晚,但是,這并沒有阻礙激光焊接技術快速發展的腳步,美國相關研究人員對激光焊接技術做出了更大的提升,使得其在汽車制造業上發揮了更大的作用。眾所周知,日本的本田、豐田都是非常出色、實力很強的汽車制造企業,它們所生產的汽車覆蓋件都利用了激光焊接技術,尤其是高強鋼激光焊接裝配件具有非常優良的性能,如今被廣泛應用于汽車制造業中,促進了汽車制造業的快速發展。
2.2 粉末冶金焊接
隨著科學技術水平的不斷提高,在很多制造業中,傳統的材料已經無法滿足產品生產的需要,因而,在很多制造業中都對材料提出了更高的要求。在眾多新型材料中,粉末冶金材料成為了汽車、飛機等制造業所青睞的冶鑄材料,而要想很好的利用粉末冶金材料,就必須解決它與其他零件的連接問題。傳統的焊接技術顯然無法滿足焊接需求,而激光焊接技術的誕生有效解決了這一問題,不僅使粉末冶金材料可以與很多種合金進行焊接,而且其焊接強度也非常高。
2.3 電子工業領域
正如我們上述提到的激光焊接技術的優點之一是其焊接熱影響區域小,而在電子工業中,所要焊接的通常都是比較微小的電子元件,因而,激光焊接技術就可以在電子工業領域中發揮其優勢。此外,激光焊接技術在真空器件研制中也得到了應用,在過去,由于傳感器、溫控器中的彈性薄壁波紋片厚度非常小,大約在0.05―0.1mm之間,傳統電弧焊焊接技術穿透力極強,稍微不小心就可能會穿透波紋片,并且還會影響到其他區域,穩定性較差,這給焊接工作帶來了極大的困難,而應用激光焊接技術由于其穩定性強,激光束容易控制,且熱影響范圍很小,就可以很容易完成波紋片焊接工作。
2.4 生物醫學領域
20世紀70年代,國外研究學者就將激光焊接技術應用到了焊接輸卵管和血管上,并且順利完成了焊接工作,這使得更多的研究人員看到了激光焊接技術的優越性。我國生物醫學研究人員將激光焊接技術應用于大白鼠膽總管焊接上,經過實踐證明激光焊接具有吻合速度快的特點,并且在愈合過程中沒有異物反映,而被修復的組織依舊可以按照原生物力學性狀生長,這為未來的生物醫學發展又提供了寶貴的參考價值。
3 結語
總而言之,近年來,激光焊接技術被廣泛應用于汽車、輪船等制造業,以及電子工業和生物醫學等領域中,該焊接技術的原理主要是利用了激光束聚焦后能獲得高能量的特點,進而在所需焊接的部位打激光束,焊接部位的金屬受到激光束產生的熱能而融化,即可進行焊接工作。激光焊接技術與傳統焊接技術相比具有突出的優越性,促進了焊接行業的快速發展,同時,也正是因為激光焊接技術的優勢,近年來被廣泛應用于汽車制造業、粉末冶金焊接、電子產業以及生物醫學領域,為各領域在焊接方面做出了突出的貢獻,促進了我國工業、醫學等各行各業的快速發展。激光焊接技術以其獨有的優勢給很多領域的工作帶來了極大的方便,不僅促進了焊接技術的發展,而且帶動了工業、農業等很多行業的進步。
參 考 文 獻
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【關鍵詞】焊接技術;鋁合金;社會發展;施工
信息、能源和材料是21世紀最為重要的三個因素,也是決定一個社會進步與否最為重要的因素。鋁合金材料就是一種相對較為先進的材料,由于其較好的導電性和較強的耐腐蝕性而得到了快速的推廣。隨著鋁合金應用范圍的逐步拓展,鋁合金焊接技術也得到了快速的發展,其發展方向具體而言可以分為三個主要的方面:第一,新的焊接技術在不斷出現,例如交流MIG焊、穿孔型等離子弧立焊等都是近幾年出現的先進焊接技術;第二,高密度焊機技術得到了快速的發展,這類焊接技術主要有電子束焊和YAG激光焊等;第三,隨著焊接技術的不斷發展摩擦攪拌焊作為一種全新的焊接技術出現并得到了廣泛的應用。
一、鋁合金焊接的特點
鋁合金是一種新型材料,鋁合金具有密度低、耐腐蝕性強、機械輕度高等優點,正是這些優點決定了鋁合金廣泛的用途。隨著鋁合金材料在生活與生產之中的廣泛應用,鋁合金焊接技術也得到了快速的發展與進步,與傳統材料焊接相比鋁合金焊接技術存在以下幾個特點:
第一,鋁合金焊接技術在進行焊接的過程之中容易出現接頭軟化情況,而且這種軟化情況相對于傳統金屬焊接軟化情況更為嚴重,這是由于焊接接頭的強度系數較低造成的,這一特點是阻礙鋁合金焊接技術發展的最大障礙;第二,鋁合金與鐵有著很大的不同,鐵的表面附著的氧化鐵,其熔點和鐵的熔點和接近,但是鋁合金的表面附著的是氧化鋁,這種物質的熔點高達2060度,這會給焊接帶來巨大的困難,必須采用較大功率的電焊機;第三,鋁合金材質的原因,在焊接的過程之中極易產生氣泡,給焊接過程造成阻礙。正是由于鋁合金具有這些特點,在進行焊接的過程之中會遇到很多問題,正是這些問題推進了鋁合金焊接技術的持續發展。
二、現代鋁合金焊接技術
1.鋁合金的激光焊
隨著激光技術的不斷發展與進步,現代鋁合金激光焊接技術也得到了快速的發展,與此同時,大功率的激光焊接設備也獲得了巨大的進步與發展,這已經成為現代鋁合金焊接技術發展的主要方向之一。激光焊接技術與傳統的焊接技術相比較存在很多方面的優勢,其中較為主要的優勢有以下幾個方面:
首先,激光焊接技術的能量較高,產生的熱能相對較少,這就決定了焊接過程之中產生的形變較小,有利于鋁合金材料的外形保持;其次,激光焊接技術的冷卻速度較快,這就讓焊接的接頭更加良好,穩定性能較高。激光焊接已經在鋁合金焊接方面獲得了廣泛的應用,積累了大量的經驗,為我國經濟社會的發展帶來了巨大的貢獻,也正是由于這個原因決定了激光焊接技術在未來必將會獲得更好的發展。
2.低頻調制型脈沖MIG焊
低頻調制型脈沖MIG焊也是一種較為先進的鋁合金焊接技術,其技術原理是利用較為低頻率的脈沖信號進行焊接,一般情況下我們使用的為0.5-50HZ的脈沖信號,使單位脈沖信號的實現持續不斷的變換,得到周期性變化的脈沖群,之后引起相應的電弧力和熱也發生周期性的變化,典型焊接電流、電弧電壓波形如圖1所示:
圖1 低頻調制典型焊接電流、電壓波形
3.鋁合金的激光-電弧復合焊
隨著鋁合金應用范圍的逐步擴大,單一的焊接技術已經不能滿足生產的需要,正是在這種情況之下鋁合金的激光-電弧復合焊應運而生,這種焊接技術的出現滿足了生產的需求,促進了經濟的持續發展。
鋁合金的激光-電弧復合焊主要應用的范圍為分為激光與TIG電弧、MIG電弧及等離子體復合,這些工藝在國內的發展還處于初級階段,主要是在國外的發展較好,一般都是應用在汽車和輪船等方面。針對這一焊接工藝的研究國內仍處于起步階段,只能是研究和發展的方向,并沒有投入實際的生產與應用過程之中。
4.鋁合金穿孔型等離子弧立焊
早期鋁合金穿孔型等離子焊是以平焊形式出現的,但后來實踐發現,立焊方式不僅可以使可焊厚度增加,更重要的是,焊縫成型穩定性有顯著提高。等離子焊時,熔池中液態金屬受重力,等離子射流的正向壓力和切向力,液體金屬表面張力等,當等離子弧相對焊件向上移動時,在這些力的綜合作用下,液態金屬沿小孔邊緣向下流動,并在穿孔下方重新愈合形成焊縫,使穿孔熔池得以動態保持,實現焊接。鋁合金穿孔型等離子弧立焊示意圖如圖2所示。
圖2 鋁合金穿孔型等離子弧立焊示意圖
5.鋁合金的摩擦攪拌焊(FSW)
英國焊接研究所(TWI)在1991年提出了摩擦攪拌焊這一工藝。該工藝在發達國家已經得到廣泛應用,尤其是在造船、航天航空和汽車業的鋁合金連接上,如挪威的Ma-rineAluminum公司、波音公司、日本日立公司等,而國內有關該工藝的研究尚處于起步階段。鋁合金FSW的優點:
首先,鋁合金的摩擦攪拌焊可以很好地促進焊接接頭質量的提高,這是鋁合金的摩擦攪拌焊工藝最為重要的優點。鋁合金的摩擦攪拌焊工藝屬于固相焊接的范疇,實際的和娜姐過程之中不會出現裂紋和氣孔等問題,采用該工藝進行焊接可以在低于鋁合金熔點的溫度之下完成焊接過程,這樣也就保證了焊接原件的物理形態,讓焊接效果更為完美。
其次,鋁合金的摩擦攪拌焊工藝的焊接成本較低,在實際的焊接過程之中對外界環境的要求相對較低,不需要保護氣體,對焊接裝配的精度要求相對也較低,在焊接之前也不需要進行繁瑣的準備工作,節約了大量的人力與物力。
最后,鋁合金的摩擦攪拌焊工藝具有操作簡便、焊接過程穩定的特點,在實際的焊接過程之中不會產生難聞的氣體,這一特點決定了鋁合金的摩擦攪拌焊工藝的環保意義。與此同時,鋁合金的摩擦攪拌焊焊接過程之中不會產生紫外、紅外等有害光線,是對人體的一種間接保護。
三、結束語
鋁合金材料的應用范圍在逐步的推廣,其焊接技術也在不斷的進步,并推動著現代社會的發展與進步。在未來社會的發展之中,新型的鋁合金焊接技術必然會不斷出現,激光焊、激光-電弧復合焊、雙束激光焊及摩擦攪拌焊是近年發展起來的焊接鋁合金的新工藝近幾年來逐步發展起來的焊接技術,已經為我國鋁合金焊接技術的發展帶來了很多益處,在不久的將來肯定會進一步的促進焊接技術的進步與發展。
參考文獻
[1]喬培新,于新泉,潘建軍,龍偉民. 現代焊接技術在汽車制造中的應用與發展[J].金屬加工(熱加工),2009,22:13-16+19.
【關鍵詞】激光焊接;汽車制造;應用
激光焊接技術在汽車制造中的應用已經得到普遍的采用的工藝,經過80多年的發展,已經逐步發展成一種應用于各個行業的技術,在汽車制造中的應用更是推動激光焊接技術向工業化發展。
一、激光焊接技術的簡介
(1)激光焊接技術的原理。激光焊接是一種高速、變形極小、非接觸的焊接方式,適合大量且連續的在線加工。激光焊接技術的主要原理是利用激光產生波長單一的光束,選用化學能或者電能將液態、固態或者氣態介質,通過光學震蕩器產生,這些光束的可傳播距離較長,波長差異小,被集中率非常高,形成高功率的激光束,作用于金屬表面,能夠快速達到沸點,將金屬汽化。當金屬蒸汽以一定的速度離開金屬熔池的表面時產生的應力反作用,是熔化的金屬向下凹陷,出現一個小凹坑。進行繼續加熱,此時會形成一個非常細且長的小孔。隨著激光束的移動,小孔前方熔化的金屬會繞過小孔流向后方,冷卻凝固后形成焊縫。激光功率的密度決定著焊縫的深淺,激光功率密度較高時,熔深較大,焊縫深寬也就較大;激光功率的密度較低時,熔深較淺,焊縫的深寬也就較小。(2)激光焊接技術的分類。在汽車制造業中主要應用兩類激光焊接機是CO2激光焊機和YAG激光焊機,相應的激光焊接技術可以分為激光焊接、激光拼焊和激光復合焊接技術。(3)激光焊接技術的特點。一是能夠給有效的節約材料,加工的速度較快,可以減輕工作人員工作強度;二是激光焊接不直接接觸零件,工作產生噪音低,環保性強;三是有工作中帶來的熱量影響范圍小,造成產品零件熱變形非常?。凰氖呛缚p焊接質量較高,外觀較為美觀;五是激光焊接技術的實施設備功能多,多成套或者成系列,操作方便靈活,提高工作效率;六是焊接精度高,在激光焊接機中配備計算機數控系統,能夠進行二維立體加工或者三維立體加工;七是對于質地堅硬、易脆裂、熔點極高和極薄的材料,具有特別的功效。
二、激光焊接技術在汽車制造中的應用
汽車制造成規模化發展已經成為一個重要趨勢,在汽車制造中,焊接工藝是一項重要工藝,也是整車流程中重要的銜接環節,激光焊接技術的廣泛應用,使焊接環節的工作效率大大提高,從而達到汽車制造過程優化效率的目的。目前在汽車制造中應用最為廣泛的焊接方式有激光拼焊、激光焊接和激光焊接技術。拼焊技術是汽車制造中的一個重要環節,普遍應用于汽車制造,在車身制造上的應用更為突出。激光拼焊幫我們解決了傳統車身制造方式的缺點,傳統方式是將各分部件先進行沖壓成型,之后再進行焊接,焊接的效果總是不盡如人意,融合處處理不是很完美,甚至融合不是很好。激光拼焊過程中,在車身制造時順序和傳統方式正好相反,先進行焊接,再進行沖壓成型。激光拼焊使用零件數量少,可以節約成本,并且能夠進行不同材質、不同部位的鋼板焊接,焊接精準度較高,這項技術在世界汽車制造業廣泛應用,在奇瑞、一汽等國內汽車公司都已近開始使用激光拼焊技術,并且是最先進的汽車車身焊接技術。激光焊接技術在汽車制造中的應用是從變速器的齒輪焊接開始的,這要求焊接不但要凈度高,還要質量高,才可以滿足變速器齒輪對運轉速度和重量的高要求。激光焊接技術具有高精度、高凈度的特點,可以減輕齒輪負擔。這種焊接技術的興起在20世紀80年代,克萊斯勒公司、通用公司、福特公司等最先將激光焊接技術應用到汽車制造中,而激光焊接技術帶來的高效率、高質量、低成本,成為美國汽車制造技術在世界領先地位的保障。隨著新型鎂、鋁等材料在汽車制造中的應用,對于焊接技術的要求也越來越高,激光焊接技術不但可以減少鎂、鋁化合物的產生,延長使用壽命,滿足功能要求,同時也兼顧了美觀。將激光焊接和電弧焊接綜合在一起,便是激光復合焊接技術,也可以看作是激光焊接技術的改進技術,不但提高了激光焊接技術的穩定性,焊接速度高,而且焊接的工作效率和質量都得到很大程度上的提高。
隨著我國改革開放的不斷深入,人們生活水平不斷提高,對汽車的需求也逐漸提高,而且對汽車的質量、外觀等方面的要求也越來越高,為了滿足這種社會需求,要求我國汽車制造企業要根據實際情況,引進先進的加工工藝,提高汽車制造中的工作效率和產品質量,同時降低成本,保證企業穩定、持續發展。因此,在汽車制造中廣泛應用激光焊接技術等先進工藝,已經成為國內汽車業內人士的關注。在“九五”期間,激光焊接技術已經被列入機械行業十大技術之一。在未來的發展中,激光焊接技術的產業化、規?;允俏覀兣Φ姆较?。
參考文獻