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序论:在您撰写焊接技术的特点时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
机械激光-电弧复合焊接技术是为了满足特定材料的加工焊接要求,综合利用机械激光焊接和电弧焊接的优势,将其物理性能和能量传输性能以恰当的方式融合到一起,形成的一种科学先进的技术手段。将电弧焊接和激光焊接技术取长补短的结合起来形成的激光-电弧复合焊接技术具有经济、高效的特点,解决了许多材料的加工要求,实现了优质的焊接。
电弧焊接是应用最早且在材料技术上运用较普遍的焊接的技术,将电能转换为热能完成金属之间的连接,分为非熔化极电弧焊接和熔化极电弧焊接,但是由于电弧能力分布密度特性,导致焊接速度较慢,焊接的深度和熔度较浅,造成材料容易焊接变形,并且生产效率较低。激光焊接可以利用高达107W/cm2的能量密度形成小孔和等离子体时的热加工,激光焊接速度比较快,材料变形较少,通过较少的热输入量形成深度比大的良好焊接效果,从而实现精密焊接。但是也存在着一定的缺点,即焊接接头的间隙要求较高、焊接过程的稳定性和激光能量的利用率较差、焊接厚度较高的材料成本过高。
为顺应时展,综合焊接需求,针对电弧焊接和激光焊接的优劣,在20世纪70年代末,英国伦敦帝国大学对复合焊接工艺进行了研究,提出了电弧与激光焊接结合的工艺概念,随后英国学者和美国等科学研究者利用了激光配合一定量的辅助电弧,形成了现如今激光-电弧复合焊接的技术工艺,解决了焊接熔深浅问题和生产成本过高的问题,有效的提升了能量的利用率,提高了焊接的生产效率。
二、激光-电弧复合焊接的原理
激光―电弧复合焊接技术在工作时,激光及电弧同时作用在金属表面的一点上。在激光的作用下,焊缝的上方会产生一定的等离子体云,这种等离子体云会吸收及散射进行射入过程中的激光,从而降低了激光能量的功能。在原有基础上加上电弧后,能够产生一定量的低温低密度的电弧等离子,从而起到稀释激光等离子体的作用,进一步提升了激光能量的传输效率。外加电弧还可以在进行焊接的同时实现对母材进行加热,母材温度的升高能够提升对激光的吸收效率,从而增加焊接熔深。而且激光作用能够降低电弧通道的电阻,也能够加深该项技术的熔深。
三、机械激光-电弧复合焊接技术的特点
(一)提高了焊接过程的稳定性
激光焊接时,等离子体形成较多的带电粒子,带电粒子会主动吸收电弧,压缩电弧的根部使电弧稳定燃烧,既增加了焊接的稳定性,使得电弧不随意飘逸同时提升了电弧的能量利用率。
(二)实现高效率、低成本的焊接
机械激光-电弧复合焊接技术的最主要优势和目的便是实现高效率、低成本的焊接。激光和电弧的相互作用下,使得用较小的激光和电弧能量便能完成材料的焊接,相比要达到同等效果所耗费的单独激光和电弧功率要小许多,极大程度的降低了生产成本。同时与单纯电弧或者激光焊接相比,复合焊接技术利用两种热源综合焊接的优势,输入的热量较小造成的热影响区域面积较小,导致的工艺材料的焊缝变形量较小,较少了焊接后的工序处理,提升了生产工作效率。
(三)增加焊缝熔深,改善焊接成型
熔深浅是焊接技术中易出现的问题,而在激光的作用下,电弧可以深入到工件内部,到达焊缝的深处增加熔深,并且在电弧的作用下也会增强金属的激光吸收率。形成较深的焊缝熔深改善了金属的熔化程度,避免了焊缝咬边的现象出现,同时,激光-电弧复合焊接技术还可以控制激光和电弧的输出量,根据材料工件需求,单独调节配比,获得理想的焊缝熔深和深宽比。
(四)减少焊接缺陷,提升焊接质量
在电弧和激光的复合热源焊接下,激光的作用减少了焊缝的加热时间,使得焊接材料受热面积减少,不易产生较大的晶粒,并且有效的减缓了熔池金属的凝固时间,增加了熔池相变时间,将熔池的气体充分排除,减少了诸如气孔、裂纹等焊接的缺陷,提升了焊接的质量。
(五)降低要求,提升焊接适应性
单独激光作用时,激光束直径较小,对焊接接头的间隙要求小于0.10mm要求较高。而在电弧的作用下,增加了工件材料的熔合区宽度,可以降低焊接接头间隙的高精度要求。并且更适用于一些特殊的材料,如电弧在激光焊接之前可以清洁焊缝表面,去除氧化膜,从而更有利于焊接铝合金。
四、机械激光-电弧复合焊接技术的应用
(一)应用到船舶制造业
因船舶制造业中造船所使用的钢板厚度较厚,对于焊接要求较高,而单一的电弧焊接和激光焊接都无法满足船舶制造业的需求。激光-电弧复合焊接技术具备着独特的优势,对于较大的焊件间隙可以放宽至1mm,相对于激光焊接的0.1mm,极大的提升了间隙距离,减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。另外主要的优势在于,激光-电弧复合焊接可减少焊件的变形量,使得焊接后的整形工作量也随之减少,极大的减轻了人力成本。
(二)应用到汽车制造业
目前在汽车行业中,汽车设备逐渐向更轻薄发展,而汽车框架结构也引进了更多的铝、铝镁等轻质合金,既改善了汽车的机动性能,使汽车流线性速度增快,也节约了能源减少了污染。以往汽车的焊接多采取激光焊和熔化极气体保护焊,但是目前大多数采取了激光-电弧复合焊工艺的成熟焊接手段,满足了汽车制造业焊接需求。例如德国大众汽车工程公司的TGRAF等人自主研发了MIG复合焊接机头,该焊头结合电弧和激光焊接的优势,以极小的几何尺寸,安装到弧焊机器人手臂,方便各空间、各角度的焊接。
(三)应用到石油管道中
通常石油管道焊接中,由于管道壁比较厚,需要使用电弧焊在特殊的坡口处多次焊接,不仅耗费人力带来工作麻烦,而且焊接的引弧熄弧阶段易产生缺陷。采用激光-电弧复合焊融合了电弧焊接的桥接能力和激光焊接的深熔性能避免反复焊接,确保一次焊接成型,从而减少了焊接的缺陷,也提升了石油管道焊接的效率。
1 过去育苗存在的问题
过去多采用黄芽或小苗嫁接,遇到长时间恶劣天气,砧木发根慢,接穗心叶抽生非常慢,一般需要10 d以上,有时甚至20 d,而且抽生心叶细弱,从接穗子叶节以下拉伸特别长,甚至超过真叶,成为高颈苗;而且大小苗多,后期管理难度加大。
2 营养土处理技术
采用穴盘式营养土育苗,将粉碎过的东北草炭与大颗粒的珍珠岩、有机肥按体积比7 ∶ 2 ∶ 1,用机械混匀后作砧木及嫁接苗的营养土;草炭与珍珠岩按7 ∶ 3混匀作接穗用营养土。
2.1 营养土消毒
接穗用营养土需提前15 d用 40% 甲醛100倍液喷淋,拌匀后再用薄膜密闭,利用晴热高温处理5~7 d,等气味散尽后方可使用。
2.2 营养土熟化
可在砧木播种前或嫁接苗回栽前7~10 d,将装盘的营养土湿透覆膜利用晴热高温处理5~7 d。营养土经过熟化后,土壤疏松,干湿度适宜,一方面有利于断根砧木根系快速生长,同时避免湿度过大滋生病害和二次发酵引起烧根。
3 砧木育苗技术
3.1 砧木品种选择
一般选用亲合性好、抗性好,生长旺的‘新土佐’类南瓜砧木,如‘小拳王’、‘刚强2号’、‘野狼2号’等品种。
3.2 快速浸种催芽
砧木在55 ℃ 温水中浸泡2.5 h,让水温自然冷却,30 min后加入10 mg·kg-1多效唑;浸种的砧木冲洗干净后放在洁净处晾干,用药剂拌种后在33 ℃ 高温下催芽,一般24 h芽率达80%,36 h达95%。
3.3 多效唑控苗促根
砧木用营养土最好不加化肥,避免南瓜砧木过于肥大占用过多空间影响嫁接速度。当砧木高度达10 cm时用20~30 mg·kg-1多效唑,可控制苗的高度,增加砧木韧性,提高砧木利用率。嫁接前5 d再用20~30 mg·kg-1多效唑处理,可促进根原基形成,保证嫁接回栽后2~3 d即可发根。
4 接穗育苗技术
4.1 品种选择与育苗时间确定
根据品种不同确定育苗时间,薄皮及薄厚皮甜瓜嫁接苗龄20~25 d,即1叶1心;厚皮甜瓜15~18 d,心叶过子叶平面。
4.2 平盘式育苗
用30 cm×22 cm×6 cm平盘育苗,浸种与拌种同砧木,每盘播种300~400粒,放入催芽室保湿培养,32 ℃ 高温下72 h即可出苗。
4.3 多效唑处理
甜瓜接穗浸种处理同砧木,但多效唑浓度为7.5 mg·kg-1,处理过甜瓜子叶肥厚,茎秆矮壮,叶色浓绿,主根粗壮,根系发达,接穗质量好。嫁接前可用0.1% 高含量的花卉肥喷雾,有利于接穗营养贮备,可预防嫁接后子叶黄化。
5 嫁 接
采用大苗嫁接原则,即大接穗小砧木,砧木苗龄不超过13 d。大苗嫁接好处表现在4个方面:一是苗大接穗茎秆相对粗壮,嫁接接触面相应增加,可明显提高嫁接成活率,在薄皮及薄厚皮甜瓜上表现更为显着;二是由于嫁接时接穗心叶已抽生,过了接穗拔高期,嫁接后接穗不再拔高,避免产生高颈苗;三是接穗心叶已抽生,嫁接苗生长速度加快,嫁接成活期缩短,可降低管理成本;四是苗大耐药性增加,可减少由于药害造成封顶苗或无头苗。
5.1 断根嫁接
断根嫁接操作简单方便,工作效率高,嫁接苗整齐度高,根系发达,移栽后成苗快,十分适宜工厂化育苗。
5.2 砧木剪叶
由于南瓜砧木子叶过大,而穴盘空间有限,为了避免相互遮阳,嫁接时将南瓜2片子叶同时去掉一半,对嫁接苗的成活及大田生产无不利影响。
5.3 双膜覆盖
嫁接苗回栽后,首先用地膜平铺包裹严实,上面再盖一层小拱棚膜,双膜覆盖既保温又保湿,还能透光。一方面即使严寒天气,也能通过电加热及水暖轻松达到25 ℃;另一方面保湿效果好,不必经常浇水,减少病害发生;再则嫁接苗回栽一直见光,去掉平铺膜后可直接见强光,省去了炼苗过程,缩短了育苗周期。但是大苗嫁接接穗负荷相对较大,要注意膜内温度要控制在35 ℃ 以下,强光条件下注意遮阴,否则接穗子叶由于消耗自身营养过多,引起子叶黄化。
6 苗期病虫害综合防治
遵循“预防为主,综合防治”的植保方针,一方面注意合理用药,另一方面通过水暖及通风换气降低湿度,能很快达到好的防治效果。
6.1 检疫
使用的种子都要有种子检疫证明,尽量减少检疫性病虫的传播。
6.2 种子处理
主要预防细菌性果腐病及角斑病,兼治真菌性病害,用40% 甲醛100倍浸种30~60 min。
6.3 接穗用营养土处理
由于采用大苗嫁接,接穗育苗期比较长,很容易感染猝倒病、立枯病等到苗期病害,因此接穗用营养土需要特别处理,用甲霜灵600倍液及99% 绿亨1号3 000倍混合液处理,种子经过25%甲霜灵·咯菌腈拌种,可减少苗期病害。
【关键词】复变函数;解析函数;概念探究;教学特点;教学建议
【中图分类号】G642
引言
复变函数论是现行大学本科数学专业的核心课程,主要学习经典的解析函数理论.早在19世纪,有关解析函数的研究就已经形成了非常系统的理论.这一数学分支是19世纪最为独特的创造,几乎统治了整个19世纪,曾被认为是抽象科学中最和谐的理论之一.自其形成以来,一方面,它深刻地渗透到了代数学、解析数论、微分方程、概率统计、计算数学等数学分支;另一方面,它又被广泛地应用于理论物理、弹性理论、流体力学、电学以及天体力学等方面.它和数学其他分支的联系也日益密切.并且,对它的研究还发展出了一些新的数学分支.因而,在大学数学专业的课程学习中,解析函数的理论占有十分重要的地位.
一般而言,在本科阶段该课程包含的主要内容有:解析函数及其性质、复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等.这些内容都围绕解析函数这个中心概念展开.要学好复变函数理论,弄清解析函数是一个关键.然而,在教学的过程当中,针对学生而言,对于解析函数概念的学习,尤其是对其本质的认识,仍然是一个薄弱的环节.所以,在教学的过程当中,有必要对解析函数的概念在深层次上作一定的剖析和探究,同时对其教学特点作一定的分析和总结.这样一来,有利于教学活动的有效展开,起到事半功倍的作用.
文章首先论述了解析概念的产生,介绍了解析函数研究的背景及其发展过程;其次深刻分析了函数解析的本质,总结了若干解析的等价条件;然后具体剖析了解析概念在课程教学中的重要性;接着指出了现行课程教学中存在的突出问题;最后,针对问题分析了解析函数内容教学的特点并给出了相应的教学建议.
一、解析概念的产生
1.研究的历史
复数以及复变函数的研究是与部分分式积分法,确定复数与复数的对数,保形映射,以及实系数多项式的分解等研究相联系而被引入数学的.
三、解析概念教学的重要性
1.解析概念的地位
解析函数是复变函数论研究的中心对象,因而复变函数论常常又称为解析函数论.解析函数是整个复变函数论最基本最重要的概念.
其重要性体现在:首先,通过解析函数的定义,将复变函数论的中心研究对象作了界定,使课程主题对象明确化.其次,由解析函数论研究的历史,许多相关的数学和实际问题的研究其对应的对象都是解析函数,这在课程中有重要的体现.最后,在课程中,由不同时期关于复变函数的研究得到的结果是由解析这个概念系统组织在一起的.
2.解析概念的纽带作用
现行大学复变函数论课程的内容因要求不同而有所区别.一般在本科阶段该课程包含的主要内容有:解析函数及其性质、复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等.如上所言,解析函数是该课程研究的中心对象,而解析又是该课程最基本最重要的概念.实际上,在课程教学中,解析概念还起着关键的纽带作用.
除去复数与复变函数的基本概念外,课程其他部分的内容均围绕解析函数而展开.在讨论复积分时,由函数解析得到著名的柯西积分定理和柯西积分公式等结论;在复级数的讨论中,得到幂级数的解析性和解析函数的级数性质;随后对环状区域内函数的解析与级数展开讨论了条件与性质;在讨论留数理论时,虽然是针对奇点(不解析点),但还是利用去心邻域内函数的解析性;共形映射则从几何的角度讨论解析的性质与应用.所以,课程的各部分内容都是由解析概念联系在一起的.
四、教学中的问题
1.背景知识教学的缺乏
目前,大学数学专业课程的教学中普遍存在概念背景知识教学的缺乏.通常直接给出概念以及公理、引理,接下来,大部分时间在做推理论证.这种教学和学习的方式使学生感到课程枯燥乏味,大大降低了学习效率.复变函数论课程的教学中当然也存在类似问题.
关于解析函数的概念,大多数教材都未给出相应的背景知识,教师教学时也不太重视这个问题.通常是给出定义后,仅将定义本身解释一遍,而如此定义的原因、过程等等却未给出相应的必要说明.如忽视了解析概念的研究的起源、解析函数研究的发展变化以及概念形成的背景等等.致使学生在学习中感到突兀和茫然,对概念没有深刻的体会和把握,只能低效机械地学习.
2.概念本质的强化不够
在通常的课程教学中,对解析概念的本质强化不够.实际上,在学完了解析的概念(定义)后,学生对解析几乎不可能有任何深层的体会.而在稍后几部分重要内容即复函数的积分理论、解析函数的Taylor展式、解析函数的Laurent展式、留数理论、共形映射以及解析延拓等的学习中,教师和学生又会更加注重于数学逻辑的推导和技巧的锻炼,往往忽视了在这些内容的教学和学习中去深化对“解析”的认识.
这样一来,削弱了学生对解析概念的认识和体会,一定程度上使其降低了对各部分内容关联度的认识,不能从更高的视野下来系统把握整个课程的内容.
五、教学的特点及建议
1.教学特点分析
由上述对解析概念的剖析探究以及复变函数论课程内容的特点,结合数学教育的内在规律,对于解析概念的教学,总结如下几个特点:
(1)背景知识的教学,如研究的起源、发展、形成等对于解析概念的教学是必要的.恰当的背景知识的引入会使学生更为自然和轻松地接受概念,并且对知识的发展会有一定的历史的把握.
(2)解析概念对应的实际意义,如映射的保形性、场的无源无旋性等内容的教学对加深学生在概念理解和接受上有很大的作用.它会在一定程度上将概念形象化,使学生易于接受.
(3)解析概念在整个复变函数论课程各部分内容的教学中具有纽带作用,充分发挥并适时强化这一纽带作用有利于学生对课程内容的全面把握.
(4)解析及其性质与实函数的对比在教学上有利于深化学生对解析概念的理解.函数的解析特性导致复函数在性质上与一元实函数有本质差异,在教学意比较这种差异有利于学生深刻领会解析的含义.
(5)解析的多种不同等价形式也有利于学生对概念的理解和掌握.熟悉并领会多种不同的等价形式不仅有助于理解概念,还有助于对整体内容的把握.
2.相应的教学建议
基于现行大学复变函数论课程的教学要求,根据上述解析函数概念的特征,结合教学过程中的典型问题以及解析概念教学的特点分析,对复变函数论课程中解析函数概念的教学给出如下建议:
(1)选取恰当的教材以及教学参考书,有目的和针对性地在教学过程中增强关于解析概念背景知识的教学.同时注重对解析给予恰当的实际解释.一句话,就是要使解析这个概念在教学中不要太抽象.
(2)充分发挥解析概念在复变函数论课程中的纽带作用.通过总结、展示各种不同形式的解析等价条件,强化学生对解析概念的理解.同时加强学生对整体内容的全面把握.
(3)在教学过程中,重视解析函数与一元实函数在性质上的比较.可引导学生通过比较二者的性质差异性,深化学生对解析内涵的认识.
【参考文献】
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[4]方企勤.复变函数教程[M].北京:北京大学出版社,2009.
[5]余家荣.复变函数(第四版)[M]. 北京:高等教育出版社,2010.
一、中小学教师运用教育技术的自我效能感内涵
自我效能感(self-efficacy)概念来源于班杜拉(Albert Bandura.1977)的社会认知学习理论,或者是自我效能感理论。原意是指“个体对自己是否有能力完成某一行为(任务)所进行的主观判断。”[3]教育技术能力是指我国教育部颁布的《中小学教师教育技术能力标准(试行)》中规定的中小学教学、管理、技术支持三类人员的教育技术能力。参照这两个定义,笔者把中小学教师运用教育技术能力的自我效能感定义为:个体对自己是否有能力运用教育技术优化教学过程,帮助学生学习所进行的主观判断。按照普通心理学的解释,能力是一种心理特征,是个体顺利实现某种活动或者任务的心理条件。能力不是指个体现有的成就,而是指个体具有的一种潜力和可能性。在教学活动中,通常能力通过各种具体的活动表现出来,并在活动中得以发展和完善,教育技术能力也不例外。在具体的教学活动中,有人擅长使用言语能力,有人擅长使用教育技术能力。这与教师的信息素养有关。所谓主观判断是指个体根据自己的心理尺度来评判事物的好与坏的心理倾向。
很显然,这里所说的效能感是一种特殊形式的教学效能感,是教师运用教育技术原理和技能帮助学生学习意义下的自我效能感,是教师个体在教学过程中借助教育技术工具、组织实施教学带来的某种结果的自我效能感。它与通常所说的教学结果期待或者教学效能期待既有区别又有联系。教学结果期待是相信那些教学行为会出现某种预料之中的结果。比如:教学生运用某个词组造句,其教学结果期待是预料学生对这个词组有较深入的理解。而自我效能感是相信自己能够做出某种行为后达到某种水平的信念。信念是认知、情感和意志的有机统一体,是人们在一定的认识基础上确立的对某种思想或事物坚信不疑并身体力行的心理态度和精神状态。[4]综合起来,以上诸因素构成了中小学教师运用教育技术的自我效能感内涵。
二、中小学教师运用教育技术的自我效能感的结构
班杜拉提出的“三元交互决定论”认为,人的心理和行为机能是由人的内部因素(认知、动机、情感、生理)P、环境E和行为B三者决定的(如图1所示)。这三者之间相互独立,又是相互作用和相互影响的。这一理论突出了个体的内部因素在人的心理和行为机能方面的作用,而且班杜拉的自我效能理论主要关注的是“三元交互决定论”中的个体内部因素或是主体性因素。
图1 班杜拉的三元交互因果关系图
从班杜拉的三元交互作用决定论入手,把握中小学教师运用教育技术的自我效能感的结构,理解人的自我效能感是一个动态变化的过程,源于个体内部因素、环境和行为三元交互作用,也消失于这三元交互作用,是一个不断消失和重构、螺旋式上升的过程。旧的自我效能感的消失意味着新的、更有活力的自我效能感的重构和生成。教师运用教育技术的自我效能感也是这样一个消失和重构的过程,与中小学教师掌握和运用技术的过程相对应。个体内部因素、环境和行为三元交互作用形成了自我效能,同时,自我效能也对内部因素、环境和行为之间的交互作用产生影响。例如:教师运用教育技术进行教学或是教育技术进入到教学中,首先是一个尝试的阶段,起初他们处于一个陌生的、具有挑战性的环境中。当教师进行尝试之后,发现利用教育技术能更好地进行教学,并且能获取更大的成功,即教师运用教育技术的自我效能感高,因此,教师便会选择运用教育技术手段来进行教学,并且还会积极地改造教育技术下的环境,将技术与学科课程整合起来,甚至会创造出一些新的教学的环境来使学生更好地学习。这样,自我效能便对环境产生了影响。
在自我效能感的生成和重构过程中,个体受直接经验、替代经验、言语劝说、情绪唤醒四个因素的影响,其中,替代性经验对个体形成的自我效能感影响最大、最显著。这就为组织中小学教师教育技术技能培训提供了理论依据。同时,也揭示了教育技术能力涉及教师的专业知识水平、教学经验与技能、教育技术能力等多方面的因素。
关键词:激光;焊接;技术;应用
中图分类号: TG456.7 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2017)01-164-2
0 引言
随着我国经济的快速发展,科学技术水平的不断提高,我国焊接技术也有了很大的进步,尤其是激光焊接技术以其独有的优势受到了各行各业的认可和广泛的应用,为我国制造业、电子行业、生物医学等领域都做出了极大的贡献,因此,深入的研究激光焊接技术及其应用不仅能够促进焊接行业的持续发展,而且对于发展我国工业、农业等其他行业也具有非常重要的现实意义。
1 激光焊接技术
1.1 激光焊接技术的工作机理
20世纪60年代以来,伴随CO2、YAG等激光器的诞生,研究人员们也迅速将其利用到了焊接技术中,进而开发了激光焊接技术,它的开发和应用为焊接行业带来了新的希望,并且很快被广泛应用于各个领域中。激光焊接技术的工作机理由于激光器的不同也各有差异,因而,根据激光器提供的功率密度的大小可以将激光焊接技术分为两类,一是激光传热熔化焊,二是激光深熔焊,他们的工作机理也各不相同。激光传热熔化焊所使用的激光器功率密度为105~106w/cm2,其工作机理是被焊工件表面吸收激光束热量,然后利用热传导效应在工件表面形成一定体积的熔池,使被焊部位熔化,然后进行焊接工作。激光深熔焊所使用的激光器功率密度为106~108w/cm2,其工作机理为利用激光器功率密度高的特点,使材料达到瞬间汽化进而在表面形成圆孔空腔,然后再通过控制激光束与工件间的相对运用使空腔附近的金属熔化,进而完成焊接工作。
1.2 激光焊接技术的特点
近年来,经过研究人员不断的探索和创新,激光焊接技术终于被成功开发和应用,并且,在某些领域中,传统的焊接技术已经完全被激光焊接技术所取代。激光焊接技术之所以可以被广泛的应用,一定是有其独有的优势。下面我们就介绍激光焊接技术的突出优点。第一,热影响区域非常小。由于激光焊接技术是将激光束直接打到被焊接的部位,而激光束又具有方向性强和热源集中的特点,因而激光束只作用于被焊接的部位,不会影响其他区域。正是因为这个优点,激光焊接技术可以被应用于焊接非常精密的零部件,大大降低了焊件收缩、变形情况的出现。第二,激光束聚集可以产生很高的热量,因而,利用激光焊接技术所焊接的焊缝强度都很高,保证了焊件的质量,并且焊接工作效率也很高,此外,由于激光束方向性好,不会对非焊接区域造成干扰,因而通常焊缝表面的质量都很好。第三,利用激光焊接可以对非常隐蔽、难以到达的部位进行焊接。这是因为激光焊接技术非常灵活,只需要通过控制激光束的方向就能改变焊接位置。第四,传统的焊接技术对于金属间的焊接还是能够达到的,但是对于异种合金焊接就相对困难了。然而,利用激光焊接技术甚至可以完成金属与非金属之间的焊接,可以说是焊接技术新的突破。
当然,一切事物都有两面性,激光焊接技术虽然有很多突出的优势,但是依旧存在一些不足之处,比如:第一,如果被焊工件要应用激光焊接技术进行焊接,那么就要求其在焊接前进行高标准的处理,通常要处理焊件的加工精度、装配等,因为如果被焊工件达不到高标准的要求,那么利用激光焊接技术在焊接过程中很容易造成缺陷;第二,激光焊接技术相对于普通焊接技术有很多优势,因而受到各行各业的青睐,然而,如果想要应用激光焊接技术,所要购买的激光焊接设备价格相对比较高,对于一些企业而言就需要花费高额的投资成本,这也是有些企业放弃应用激光焊接技术的原因之一。
2 激光焊接技术的应用
2.1 制造业领域
早在20世纪80年代,千瓦级激光器的诞生促使激光焊接技术被成功应用于工业生产中,而在之后的发展中,激光焊接技术被应用最多的就是汽车制造业中。尤其是当今汽车市场非常火爆,汽车制造业迅速发展,激光焊接技术为汽车制造提供了强大的技术支持。就拿发达国家美国和日本来说,两个国家在汽车制造业上都属于世界领先水平,90年代初,美国非常有名的通用、福特和克莱斯特汽车制造公司引入了激光焊技术,虽然相对而言激光焊接技术的引入有些晚,但是,这并没有阻碍激光焊接技术快速发展的脚步,美国相关研究人员对激光焊接技术做出了更大的提升,使得其在汽车制造业上发挥了更大的作用。众所周知,日本的本田、丰田都是非常出色、实力很强的汽车制造企业,它们所生产的汽车覆盖件都利用了激光焊接技术,尤其是高强钢激光焊接装配件具有非常优良的性能,如今被广泛应用于汽车制造业中,促进了汽车制造业的快速发展。
2.2 粉末冶金焊接
随着科学技术水平的不断提高,在很多制造业中,传统的材料已经无法满足产品生产的需要,因而,在很多制造业中都对材料提出了更高的要求。在众多新型材料中,粉末冶金材料成为了汽车、飞机等制造业所青睐的冶铸材料,而要想很好的利用粉末冶金材料,就必须解决它与其他零件的连接问题。传统的焊接技术显然无法满足焊接需求,而激光焊接技术的诞生有效解决了这一问题,不仅使粉末冶金材料可以与很多种合金进行焊接,而且其焊接强度也非常高。
2.3 电子工业领域
正如我们上述提到的激光焊接技术的优点之一是其焊接热影响区域小,而在电子工业中,所要焊接的通常都是比较微小的电子元件,因而,激光焊接技术就可以在电子工业领域中发挥其优势。此外,激光焊接技术在真空器件研制中也得到了应用,在过去,由于传感器、温控器中的弹性薄壁波纹片厚度非常小,大约在0.05―0.1mm之间,传统电弧焊焊接技术穿透力极强,稍微不小心就可能会穿透波纹片,并且还会影响到其他区域,稳定性较差,这给焊接工作带来了极大的困难,而应用激光焊接技术由于其稳定性强,激光束容易控制,且热影响范围很小,就可以很容易完成波纹片焊接工作。
2.4 生物医学领域
20世纪70年代,国外研究学者就将激光焊接技术应用到了焊接输卵管和血管上,并且顺利完成了焊接工作,这使得更多的研究人员看到了激光焊接技术的优越性。我国生物医学研究人员将激光焊接技术应用于大白鼠胆总管焊接上,经过实践证明激光焊接具有吻合速度快的特点,并且在愈合过程中没有异物反映,而被修复的组织依旧可以按照原生物力学性状生长,这为未来的生物医学发展又提供了宝贵的参考价值。
3 结语
总而言之,近年来,激光焊接技术被广泛应用于汽车、轮船等制造业,以及电子工业和生物医学等领域中,该焊接技术的原理主要是利用了激光束聚焦后能获得高能量的特点,进而在所需焊接的部位打激光束,焊接部位的金属受到激光束产生的热能而融化,即可进行焊接工作。激光焊接技术与传统焊接技术相比具有突出的优越性,促进了焊接行业的快速发展,同时,也正是因为激光焊接技术的优势,近年来被广泛应用于汽车制造业、粉末冶金焊接、电子产业以及生物医学领域,为各领域在焊接方面做出了突出的贡献,促进了我国工业、医学等各行各业的快速发展。激光焊接技术以其独有的优势给很多领域的工作带来了极大的方便,不仅促进了焊接技术的发展,而且带动了工业、农业等很多行业的进步。
参 考 文 献
[1] 郭伟强,欧玉峰.浅谈激光焊接技术及其应用[J].科协论坛(下半月),2011(04):40.
[2] 李少华,康蓉娣.激光焊接技术及其应用[J].舰船防化,2011(04):32-36.
[3] 任方杰.激光焊接技术及其研究进展[J].现代焊接,2010(11):1-4.
[4] 史强.浅谈激光焊接技术原理及其应用[J].企业导报,2012(11):297.
[5] 王蕾.我国激光焊接技术及其发展[J].科技资讯,2012(30):53.
【关键词】焊接技术;铝合金;社会发展;施工
信息、能源和材料是21世纪最为重要的三个因素,也是决定一个社会进步与否最为重要的因素。铝合金材料就是一种相对较为先进的材料,由于其较好的导电性和较强的耐腐蚀性而得到了快速的推广。随着铝合金应用范围的逐步拓展,铝合金焊接技术也得到了快速的发展,其发展方向具体而言可以分为三个主要的方面:第一,新的焊接技术在不断出现,例如交流MIG焊、穿孔型等离子弧立焊等都是近几年出现的先进焊接技术;第二,高密度焊机技术得到了快速的发展,这类焊接技术主要有电子束焊和YAG激光焊等;第三,随着焊接技术的不断发展摩擦搅拌焊作为一种全新的焊接技术出现并得到了广泛的应用。
一、铝合金焊接的特点
铝合金是一种新型材料,铝合金具有密度低、耐腐蚀性强、机械轻度高等优点,正是这些优点决定了铝合金广泛的用途。随着铝合金材料在生活与生产之中的广泛应用,铝合金焊接技术也得到了快速的发展与进步,与传统材料焊接相比铝合金焊接技术存在以下几个特点:
第一,铝合金焊接技术在进行焊接的过程之中容易出现接头软化情况,而且这种软化情况相对于传统金属焊接软化情况更为严重,这是由于焊接接头的强度系数较低造成的,这一特点是阻碍铝合金焊接技术发展的最大障碍;第二,铝合金与铁有着很大的不同,铁的表面附着的氧化铁,其熔点和铁的熔点和接近,但是铝合金的表面附着的是氧化铝,这种物质的熔点高达2060度,这会给焊接带来巨大的困难,必须采用较大功率的电焊机;第三,铝合金材质的原因,在焊接的过程之中极易产生气泡,给焊接过程造成阻碍。正是由于铝合金具有这些特点,在进行焊接的过程之中会遇到很多问题,正是这些问题推进了铝合金焊接技术的持续发展。
二、现代铝合金焊接技术
1.铝合金的激光焊
随着激光技术的不断发展与进步,现代铝合金激光焊接技术也得到了快速的发展,与此同时,大功率的激光焊接设备也获得了巨大的进步与发展,这已经成为现代铝合金焊接技术发展的主要方向之一。激光焊接技术与传统的焊接技术相比较存在很多方面的优势,其中较为主要的优势有以下几个方面:
首先,激光焊接技术的能量较高,产生的热能相对较少,这就决定了焊接过程之中产生的形变较小,有利于铝合金材料的外形保持;其次,激光焊接技术的冷却速度较快,这就让焊接的接头更加良好,稳定性能较高。激光焊接已经在铝合金焊接方面获得了广泛的应用,积累了大量的经验,为我国经济社会的发展带来了巨大的贡献,也正是由于这个原因决定了激光焊接技术在未来必将会获得更好的发展。
2.低频调制型脉冲MIG焊
低频调制型脉冲MIG焊也是一种较为先进的铝合金焊接技术,其技术原理是利用较为低频率的脉冲信号进行焊接,一般情况下我们使用的为0.5-50HZ的脉冲信号,使单位脉冲信号的实现持续不断的变换,得到周期性变化的脉冲群,之后引起相应的电弧力和热也发生周期性的变化,典型焊接电流、电弧电压波形如图1所示:
图1 低频调制典型焊接电流、电压波形
3.铝合金的激光-电弧复合焊
随着铝合金应用范围的逐步扩大,单一的焊接技术已经不能满足生产的需要,正是在这种情况之下铝合金的激光-电弧复合焊应运而生,这种焊接技术的出现满足了生产的需求,促进了经济的持续发展。
铝合金的激光-电弧复合焊主要应用的范围为分为激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合,这些工艺在国内的发展还处于初级阶段,主要是在国外的发展较好,一般都是应用在汽车和轮船等方面。针对这一焊接工艺的研究国内仍处于起步阶段,只能是研究和发展的方向,并没有投入实际的生产与应用过程之中。
4.铝合金穿孔型等离子弧立焊
早期铝合金穿孔型等离子焊是以平焊形式出现的,但后来实践发现,立焊方式不仅可以使可焊厚度增加,更重要的是,焊缝成型稳定性有显著提高。等离子焊时,熔池中液态金属受重力,等离子射流的正向压力和切向力,液体金属表面张力等,当等离子弧相对焊件向上移动时,在这些力的综合作用下,液态金属沿小孔边缘向下流动,并在穿孔下方重新愈合形成焊缝,使穿孔熔池得以动态保持,实现焊接。铝合金穿孔型等离子弧立焊示意图如图2所示。
图2 铝合金穿孔型等离子弧立焊示意图
5.铝合金的摩擦搅拌焊(FSW)
英国焊接研究所(TWI)在1991年提出了摩擦搅拌焊这一工艺。该工艺在发达国家已经得到广泛应用,尤其是在造船、航天航空和汽车业的铝合金连接上,如挪威的Ma-rineAluminum公司、波音公司、日本日立公司等,而国内有关该工艺的研究尚处于起步阶段。铝合金FSW的优点:
首先,铝合金的摩擦搅拌焊可以很好地促进焊接接头质量的提高,这是铝合金的摩擦搅拌焊工艺最为重要的优点。铝合金的摩擦搅拌焊工艺属于固相焊接的范畴,实际的和娜姐过程之中不会出现裂纹和气孔等问题,采用该工艺进行焊接可以在低于铝合金熔点的温度之下完成焊接过程,这样也就保证了焊接原件的物理形态,让焊接效果更为完美。
其次,铝合金的摩擦搅拌焊工艺的焊接成本较低,在实际的焊接过程之中对外界环境的要求相对较低,不需要保护气体,对焊接装配的精度要求相对也较低,在焊接之前也不需要进行繁琐的准备工作,节约了大量的人力与物力。
最后,铝合金的摩擦搅拌焊工艺具有操作简便、焊接过程稳定的特点,在实际的焊接过程之中不会产生难闻的气体,这一特点决定了铝合金的摩擦搅拌焊工艺的环保意义。与此同时,铝合金的摩擦搅拌焊焊接过程之中不会产生紫外、红外等有害光线,是对人体的一种间接保护。
三、结束语
铝合金材料的应用范围在逐步的推广,其焊接技术也在不断的进步,并推动着现代社会的发展与进步。在未来社会的发展之中,新型的铝合金焊接技术必然会不断出现,激光焊、激光-电弧复合焊、双束激光焊及摩擦搅拌焊是近年发展起来的焊接铝合金的新工艺近几年来逐步发展起来的焊接技术,已经为我国铝合金焊接技术的发展带来了很多益处,在不久的将来肯定会进一步的促进焊接技术的进步与发展。
参考文献
[1]乔培新,于新泉,潘建军,龙伟民. 现代焊接技术在汽车制造中的应用与发展[J].金属加工(热加工),2009,22:13-16+19.
【关键词】激光焊接;汽车制造;应用
激光焊接技术在汽车制造中的应用已经得到普遍的采用的工艺,经过80多年的发展,已经逐步发展成一种应用于各个行业的技术,在汽车制造中的应用更是推动激光焊接技术向工业化发展。
一、激光焊接技术的简介
(1)激光焊接技术的原理。激光焊接是一种高速、变形极小、非接触的焊接方式,适合大量且连续的在线加工。激光焊接技术的主要原理是利用激光产生波长单一的光束,选用化学能或者电能将液态、固态或者气态介质,通过光学震荡器产生,这些光束的可传播距离较长,波长差异小,被集中率非常高,形成高功率的激光束,作用于金属表面,能够快速达到沸点,将金属汽化。当金属蒸汽以一定的速度离开金属熔池的表面时产生的应力反作用,是熔化的金属向下凹陷,出现一个小凹坑。进行继续加热,此时会形成一个非常细且长的小孔。随着激光束的移动,小孔前方熔化的金属会绕过小孔流向后方,冷却凝固后形成焊缝。激光功率的密度决定着焊缝的深浅,激光功率密度较高时,熔深较大,焊缝深宽也就较大;激光功率的密度较低时,熔深较浅,焊缝的深宽也就较小。(2)激光焊接技术的分类。在汽车制造业中主要应用两类激光焊接机是CO2激光焊机和YAG激光焊机,相应的激光焊接技术可以分为激光焊接、激光拼焊和激光复合焊接技术。(3)激光焊接技术的特点。一是能够给有效的节约材料,加工的速度较快,可以减轻工作人员工作强度;二是激光焊接不直接接触零件,工作产生噪音低,环保性强;三是有工作中带来的热量影响范围小,造成产品零件热变形非常小;四是焊缝焊接质量较高,外观较为美观;五是激光焊接技术的实施设备功能多,多成套或者成系列,操作方便灵活,提高工作效率;六是焊接精度高,在激光焊接机中配备计算机数控系统,能够进行二维立体加工或者三维立体加工;七是对于质地坚硬、易脆裂、熔点极高和极薄的材料,具有特别的功效。
二、激光焊接技术在汽车制造中的应用
汽车制造成规模化发展已经成为一个重要趋势,在汽车制造中,焊接工艺是一项重要工艺,也是整车流程中重要的衔接环节,激光焊接技术的广泛应用,使焊接环节的工作效率大大提高,从而达到汽车制造过程优化效率的目的。目前在汽车制造中应用最为广泛的焊接方式有激光拼焊、激光焊接和激光焊接技术。拼焊技术是汽车制造中的一个重要环节,普遍应用于汽车制造,在车身制造上的应用更为突出。激光拼焊帮我们解决了传统车身制造方式的缺点,传统方式是将各分部件先进行冲压成型,之后再进行焊接,焊接的效果总是不尽如人意,融合处处理不是很完美,甚至融合不是很好。激光拼焊过程中,在车身制造时顺序和传统方式正好相反,先进行焊接,再进行冲压成型。激光拼焊使用零件数量少,可以节约成本,并且能够进行不同材质、不同部位的钢板焊接,焊接精准度较高,这项技术在世界汽车制造业广泛应用,在奇瑞、一汽等国内汽车公司都已近开始使用激光拼焊技术,并且是最先进的汽车车身焊接技术。激光焊接技术在汽车制造中的应用是从变速器的齿轮焊接开始的,这要求焊接不但要净度高,还要质量高,才可以满足变速器齿轮对运转速度和重量的高要求。激光焊接技术具有高精度、高净度的特点,可以减轻齿轮负担。这种焊接技术的兴起在20世纪80年代,克莱斯勒公司、通用公司、福特公司等最先将激光焊接技术应用到汽车制造中,而激光焊接技术带来的高效率、高质量、低成本,成为美国汽车制造技术在世界领先地位的保障。随着新型镁、铝等材料在汽车制造中的应用,对于焊接技术的要求也越来越高,激光焊接技术不但可以减少镁、铝化合物的产生,延长使用寿命,满足功能要求,同时也兼顾了美观。将激光焊接和电弧焊接综合在一起,便是激光复合焊接技术,也可以看作是激光焊接技术的改进技术,不但提高了激光焊接技术的稳定性,焊接速度高,而且焊接的工作效率和质量都得到很大程度上的提高。
随着我国改革开放的不断深入,人们生活水平不断提高,对汽车的需求也逐渐提高,而且对汽车的质量、外观等方面的要求也越来越高,为了满足这种社会需求,要求我国汽车制造企业要根据实际情况,引进先进的加工工艺,提高汽车制造中的工作效率和产品质量,同时降低成本,保证企业稳定、持续发展。因此,在汽车制造中广泛应用激光焊接技术等先进工艺,已经成为国内汽车业内人士的关注。在“九五”期间,激光焊接技术已经被列入机械行业十大技术之一。在未来的发展中,激光焊接技术的产业化、规模化仍是我们努力的方向。
参考文献