[科普中国]-精密焊接

简述

精密焊接更为确切的名称，按照现代学科命名的概念，应为精密焊接与连接（Joinfng）。因为它除了用焊接法连接之外，还包括钎接（Soldering，有软钎接和硬钎接之分）、键接（Bonding）、粘接（或胶接，Olueing）。从精密件的特点来看，被连接的对象皆处予精密加工及表面最终处理状态（包括热处理、表面电镀、化镀、精密喷丸处理、真空涂膜等等），因此要求在精密焊接或连接之后，对母材力学性能的影响不应导致低于原设计要求，对表面状态的影响也不应导致低于原设计要求（低温时效强化处理者除外）的后果。为此，当采用电焊时，通电时间都以毫秒至秒的数量级控制，包括脉冲激光束焊接或钎接、脉冲电阻焊接、贮能撞焊、脉冲钨极微氩弧点焊等。2

类型精密焊接主要包括：激光焊接、电子束焊接、扩散焊接和焊熔近净成形技术。

激光焊接激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面，使辐射作用区表面的金属“烧熔”黏合而形成焊接接头。激光焊接的本质特征是基于小孔效应的焊接。为产生小孔，激光功率密度应足够高，小孔深度即为焊接熔深。随着工件相对光束的移动，小孔保持稳定并在材料中移动，小孔周围为泪滴状的溶池所包围。小孔内充满金属蒸气形成的等离子体，这个具有一定压力的等离子体还向工件表面空间 喷发，在小孔之上，形成一定范围的等离子云。

电子束焊接电子束焊接是在真空条件下，利用聚焦后被加速的能量密度极高的电子束，以极高速度冲击到工件表面极小面积上。在极短的时间内，其能量大部分转变为热能，从而引起材料的局部熔化，达到焊接的目的。

加工装置由四大基本系统组成：电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统。电子枪是用来发射高速电子流并加以初步聚集的系统。真空系统作用是保证真空室所需的真空度。因为电子只有在高真空下才能高速运动。同时阻止发射阴极不至于在高温下被氧化。控制系统作用是控制电子束大小、方向以及工作台移动等。电子柬加工对电源系统要求很高。

电子束焊接时，控制电子束能量密度，使焊件焊接头处的金属熔融，在电子束连续不断地轰击下，形成一个被熔融金属环绕着的毛细管状的蒸汽管，如果焊件按一定速度沿着焊件接缝与电子束作相对移动，则接缝上的蒸汽管由于电子束的离开而重新凝固，使焊件的整个接缝形成一条焊缝。电子束焊接可以焊接几乎所有用熔焊方法可焊的金属材料，它可焊接难熔金属、化学性能活泼的金属；可焊接很薄的工件，也可焊接几百毫米厚的工件；还可焊接用一般焊接方法难以完成的异种金属焊接。

扩散焊接扩散焊是一种可以连接物理、化学性能差别很大的异种材料的固态连接方法。如陶瓷与金属，并可连接截面形状和尺寸差异大的材料，以及连接经过精密加工的零部件而不影响其原有精度。

焊熔近净成形焊熔近净成形技术是一种新发展的快速零件(原型)制造技术。其实质是采用成形熔化制成全部由焊缝组成的零件。通常可采用已经成熟的焊接技术，按照零件的需求连续逐层堆焊，直至达到零件的最终尺寸。这种方法的优越性在于：新制物件尺寸、形状几乎不受限制，已制成最大外径达5.8 m、重500 t的部件；其金属材料利用率高；由于接近净成形，只需少量加工即可；焊接材料用率达80%以上，化学成分均匀，冲击韧变、断裂韧变均显著改善。

这种新型焊接成形适用于大型，对材料有特殊要求或对形状有一定要求的场合，特别适用于零件原型的开发，在未来制造业中有一定的位置。1

应用领域微电子技术：主要用于集成电路的装封、芯片内部的引脚焊接以及微型焊等。

低压电器：主要用于继电器、短路器触点及接插件接头的焊接。

航空航天：主要用于特殊材料的焊接，导航设备、探测雷达等精密器件的制造。

精密机械：主要用于数控机床、机器人、激光设备、医疗器械、印刷、纺织印染设备、半导体加工设备等的加工和制造。

信息产业：主要用于通讯设备、计算机、数码产品、仪器仪表、传感器等的加工制造。

汽车工业：主要用于汽车发动机零部件的制造、汽车车身的精密装配连接等。

精密焊接适用于包括环缝自动导轨焊接在内的各种焊接场合。几乎所有的金属都可以采用精密焊接的方法进行焊接。3