鄭婷婷

（新疆八一鋼鐵股份有限公司制造管理部，新疆 烏魯木齊 830022）

在鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對金屬的焊接與接合是非常關(guān)鍵的一到生產(chǎn)工序。因此，推動新的鋼鐵材料焊接與結(jié)合技術(shù)的研究開發(fā)是非常重要的。我們可以同過引進結(jié)合開發(fā)的形式不斷提高企業(yè)焊接、接合技術(shù)水平，提高產(chǎn)品的安全性，達到節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。在焊接與結(jié)合技術(shù)的開發(fā)中我們要將高效率，高精度，清潔環(huán)保節(jié)能作為技術(shù)開發(fā)的著重點。下面本文就對當前鋼鐵材料焊接與結(jié)合的新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用進行分析。

1 金屬系的焊接、接合

1.1 電子束焊法

我們一般將金屬系新材料分為以超合金為主的熔融不損害強化機理材料，以及以復(fù)合材料為主的熔融在根本上損害強化機理材料。在鋼鐵材料焊接與接合的工作中。如果我們針對哈斯特洛伊鎳基耐蝕耐熱合金X、X等超合金進行焊接時，可以采用電子束焊法，除了上文所說的超合金材料，電子束焊法同樣也適用于因沃斯帕洛倍鐐合金與尤迪梅特700，IN-738LC.A-286,燒結(jié)合金等。除此之外，本文還針對鋼鐵材料焊接中焊接裂紋的敏感性進行了分析，并探討了氣孔的生成原因，金屬材料的抗腐蝕性、抗蠕變，抗疲勞性能等等。電子束焊法除了適用于各種鋼鐵以及金屬系材料的焊接與接合，同時也適用于氣體渦輪機的焊接工作，在火箭發(fā)動機的焊接工作中也受到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 激光焊接法

激光焊接相比于電子束焊法，更實用與各種剛精度高性能的焊接工作環(huán)境，能夠在大氣中進行焊接工作。激光焊接法的有點在于更容易控制，實現(xiàn)各種高精度的焊接工作，同時能夠支持高性能運轉(zhuǎn)。機關(guān)焊接法能夠充分地應(yīng)用在氣體渦輪的焊接工作中。在上世紀末，隨著燃料電池在汽車上應(yīng)用逐漸廣泛，為了將燃料電池焊接在小汽車上，出現(xiàn)了兩種焊接手法，分別是固相擴散焊接與液相擴散焊接。在實際的焊接工作中，激光焊接技術(shù)能夠有效地消除點焊壓痕，同時降低外板波紋狀變形，最后達到優(yōu)化車輛外觀的目的。在產(chǎn)品的生產(chǎn)中，為了提高焊縫強度，我們可以使用線狀焊接來代替點接合的方法，通過借助高速激光焊接降低產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。在實際的焊接工作中，激光焊接技術(shù)能夠有效地消除點焊壓痕，同時降低外板波紋狀變形，實現(xiàn)產(chǎn)品的外觀優(yōu)化。在對金屬系復(fù)合材料進行接合時激光焊接法是最合適的手法，在工作中可能會需要嵌入金屬。

1.3 HIP散擴散焊技術(shù)

隨著對新技術(shù)開發(fā)的進步，以美國、歐盟等西方國家為首針對新材料的研發(fā)以及焊接技術(shù)的開發(fā)研究活動非常活躍，固相擴散焊主要運用在燒結(jié)合金的焊接工作中，同時也適用于對尤迪梅特700等顆粒彌散強化合金的接合工作。HIP擴散焊技術(shù)正在日益廣泛的運用中收到了行業(yè)內(nèi)部人士的關(guān)注。液相擴散焊相比于擴散焊技術(shù)，不需要高精度的研磨加工就能夠達到同母材相似機械性能與抗腐蝕性能，并且因為優(yōu)秀的性能，作為精密面接合技術(shù)在行業(yè)內(nèi)充分地嶄露頭角。當前對這一技術(shù)的研究方向主要有熔融反應(yīng)過程研究、等溫凝固以及均質(zhì)化的過程研究等。除了上文所說的應(yīng)用領(lǐng)域，HIP散擴散焊技術(shù)與結(jié)合技術(shù)同樣能夠在其他超合金的焊接中使用。同時，HIP散擴散焊技術(shù)的備溫拉伸性能優(yōu)秀，蠕變斷裂性能優(yōu)秀，也被廣泛的使用于噴氣發(fā)動機的定子葉片接合中，它不僅是定子葉片結(jié)合的優(yōu)秀方法，同時也是修理渦輪葉片的最主要，最優(yōu)方法。

1.4 金屬間化合物的焊接、接合

向Ni3Al內(nèi)添加一定量的B,加強其延性，同時結(jié)合耐熱性結(jié)構(gòu)材料的研究促進金屬間化合物的焊接、接合技術(shù)的研究進步。在對這些技術(shù)領(lǐng)域研究過程當中，以美國為主的發(fā)達國家，針對 Ni3Al 在電子束焊時熱影響區(qū)的焊接裂紋問題進行了重點研究，在實驗過程中試圖采取添加適量B或Hf的方法，避免Ni3Al在電子束焊時熱影響區(qū)的焊接裂紋的產(chǎn)生。在另一方面，在研究中，還通過采取降低焊接與冷卻速度的方法，視同借此來達到降低殘余應(yīng)力，從而避免裂紋產(chǎn)生的目的。同時，美國在研究過程中也隊 Ti-14Al-21Nb合金的TIG焊接裂紋問題進行了分析。在研究中，工作人員發(fā)現(xiàn)：冷卻速度越高，裂紋出現(xiàn)的幾率越高，其敏感程度越高。不過如果我們繼續(xù)提高冷卻速度時，α2的析岀也歲之間小，裂紋敏感性也逐漸降低。而為了解決TiAl在EBW焊接時出現(xiàn)的低溫裂紋問題，我們可以通將其預(yù)熱300℃以上，同時降低冷卻速度，達到防治出現(xiàn)焊接裂的現(xiàn)象。

1.5 陶瓷接合

陶瓷的接合冰粉單純的陶瓷之間的接合，同時還包括其與金屬的接合。對于陶瓷與金屬接合的研究主要體現(xiàn)在陶瓷接合的粘結(jié)性以及兩者的反應(yīng)種類、生成物等等方面。陶瓷接合過程中的反應(yīng)生成層成長很快，針對接合界面的 陶瓷和金屬接合的基本研究 課題有粘結(jié)性、反應(yīng)種類、反應(yīng)生成物等。我們在以陶瓷為主要結(jié)構(gòu)材料時，與鋼鐵金屬材料接合的接頭特性，是目前我們在陶瓷接合技術(shù)研究中的最主要的課題。舉個例子來說，在Si3N4與M。接合的 接頭拉伸強度達到最大后，反應(yīng)層厚度也會隨之増加，進而使得整體的強度的迅速降低。

1.6 摩擦攪拌接合

摩擦攪拌接合法是TWI所研究出的一種固相結(jié)合方法，主要適用于針對于以鋁為主的低熔點的鋼鐵結(jié)束材料的結(jié)合工作中。相比于電弧焊接法，摩擦攪拌結(jié)合由于沒有熔融與凝固這一環(huán)節(jié)，因此能夠避免出現(xiàn)裂紋以及氣孔。同時在結(jié)合過程中由于材料的熱量較低，發(fā)生的變形程度也非常小，焊接的焊縫穩(wěn)定，優(yōu)秀，能夠有效地減少工期，達到節(jié)約生產(chǎn)成本的效果。

當前摩擦攪拌接合法主要應(yīng)用于以鐵道車輛車體為主的各種鋁合金產(chǎn)品，一般主要適用于對于側(cè)墻板的焊接工作中。

1.7 摩擦攪拌點接合

摩擦攪拌點接合與摩擦攪拌接合采用的工具一致，但是摩擦攪拌點接合的接合工具是通過將材料壓如弓箭并進行攪拌的方式，相比于傳統(tǒng)電阻點電焊其接頭的強度更加優(yōu)秀，并且能夠極大程度的減少熱變形情況，同時還能夠有效的降低耗電量與焊接煙塵。一些企業(yè)將摩擦攪拌點接合法運用在高速新干線的鋁合金清涼車體的生產(chǎn)過程中。由于新一代的超高速車體為了實現(xiàn)輕量化發(fā)展，就需要將車體薄壁化，因此傳統(tǒng)的電弧焊接與電阻點焊無法有限的滿足這一需求，我們就可以將摩擦攪拌點接合法運用到新一代車體的生產(chǎn)中。目前正在鋁合金構(gòu)件上推廣 應(yīng)用，而且，為了將摩擦攪拌點接合用于高強度鋼和不銹鋼，已開始進行長壽命接合工具的開發(fā)研究。

2 各種焊接的特點以及在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 激光焊接

激光焊接法的有點在于更容易控制，實現(xiàn)各種高精度的焊接工作，同時能夠支持高性能運轉(zhuǎn)。機關(guān)焊接法能夠充分地應(yīng)用在氣體渦輪的焊接工作中。其最主要的特點在于其高能密度與精密控制性,在汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)中，激光焊接主要運用在等薄板的高速、低變形焊接工作中。一切汽車生產(chǎn)企業(yè)充分地利用激光焊接的特點來加強不銹鋼通勤車輛的車體外板和構(gòu)架。在實際的焊接工作中，激光焊接技術(shù)能夠有效地消除點焊壓痕，同時降低外板波紋狀變形，最后達到優(yōu)化車輛外觀的目的。在產(chǎn)品的生產(chǎn)中，為了提高焊縫強度，我們可以使用線狀焊接來代替點接合的方法，通過借助高速激光焊接降低產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。在西日本鐵道公司和JR東日本的鐵道車體制造中，激光焊接技術(shù)受到了普遍的應(yīng)用，今后也將在車輛制造中起到重要的作用。

2.2 新的電弧焊接

在船舶、橋梁等生產(chǎn)大型機械構(gòu)件的重工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中，為了提高焊接效率，促進產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化，一些重工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)中發(fā)展處了一多關(guān)節(jié)機器人為中心，借助自動化生產(chǎn)設(shè)備來提高焊接工藝的質(zhì)量的生產(chǎn)工藝。

例如電弧焊接機器人“FA-10”，這個機器人主要運用在船用柴油機結(jié)構(gòu)件的焊接工作中。在長時間的焊接工作中，我們能夠通過機器人來收集焊接工序,坡口線誤差修正的經(jīng)驗和技巧。

同時，在不斷地研究過程中，研究人員提出的活性氣體保護弧焊法收到了行業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，這一焊接法的原理是通過每把焊槍送出2根焊絲的形式，實現(xiàn)控制電弧的同時開展高速大熔敷焊接。這一焊接法能夠能夠有效地降低產(chǎn)品的變形力度，同時能夠滿足高精度的產(chǎn)品生產(chǎn)需求。能夠有效地滿足電機、摩托車等對于產(chǎn)品的變形程度以及零件的精度有著極高的要求以及生產(chǎn)標準的產(chǎn)品，活性氣體保護弧焊法的施工效率非常高，一些企業(yè)將其運用在各種厚板產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用中。

2.3 薄板的地變形焊接工藝

在生產(chǎn)以電機、摩托車為代表的薄板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品過程中，由于這些產(chǎn)品對于產(chǎn)品的變形程度以及零件的精度有著極高的要求以及生產(chǎn)標準，我們就需要施工高精度的焊接技術(shù)。一般我們主要使用新的電弧焊接法來生產(chǎn)這些低變形與高精度要求的產(chǎn)品生產(chǎn)中。在實際的生產(chǎn)過程中，我們主要使用活性氣體保護弧焊法，這種焊法能有有效的消除短路，同時由于焊絲的收縮力，我們能夠用其代替高電流產(chǎn)生的夾緊力。 活性氣體保護弧焊法的有點在于能極大程度而降低焊接的輸入熱,同時還能夠避免焊接物大量飛濺。在實際運用中，部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了對應(yīng)的機器人組合，根據(jù)產(chǎn)品的要求不同確定施焊技術(shù)，同時加大對各種薄板產(chǎn)品的焊接與接合技術(shù)研究。

3 總結(jié)

在近些年來，我國對于新材料的研發(fā)下了很大的力度，誕生了各種金屬復(fù)合材料例如各種超合金、單向凝固合金材料、共晶合金等等。本文主要在這一環(huán)境下對于這些鋼鐵合金材料的焊接技術(shù)開發(fā)應(yīng)用進行了探討分析。同時分別介紹了電子束焊法、激光焊接法、HIP散擴散焊技術(shù)、陶瓷接合、摩擦攪拌接合、摩擦攪拌點接合等各種傳統(tǒng)與心得鋼鐵材料產(chǎn)品的焊接與接合技術(shù)。同時針對一些新的焊接與結(jié)合技術(shù)的特點以及主要應(yīng)用進行了分析。在鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對金屬的焊接與接合是非常關(guān)鍵的一到生產(chǎn)工序。因此，推動新的鋼鐵材料焊接與結(jié)合技術(shù)的研究開發(fā)是非常重要的。在焊接與結(jié)合技術(shù)的開發(fā)中我們要將高效率，高精度，清潔環(huán)保節(jié)能作為技術(shù)開發(fā)的著重點。推動新的鋼鐵材料焊接與結(jié)合技術(shù)的研究開發(fā)是非常重要的。我們可以同過引進結(jié)合開發(fā)的形式不斷提高企業(yè)焊接、接合技術(shù)水平，提高產(chǎn)品的安全性，達到節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。