《焊接技术培训手册》课件.ppt

*************************************第五部分：自动化焊接技术机器人焊接程序控制实现高精度、高效率的批量生产激光焊接高能量密度实现高速、低变形的精密焊接电子束焊接真空环境下实现深熔透的高质量连接摩擦焊接固态连接技术避免熔化带来的冶金问题自动化焊接技术代表了焊接领域的前沿发展方向，以机器人焊接、激光焊接、电子束焊接和摩擦焊接为代表。这些技术极大地提高了焊接效率和质量稳定性，降低了劳动强度，扩展了焊接应用领域。本部分将介绍这些先进焊接技术的原理、设备构成、应用范围以及优势与局限性。随着智能制造的发展，自动化焊接技术与人工智能、大数据等新兴技术的融合正在加速，推动焊接技术向更高水平发展。了解和掌握这些技术对于提升职业竞争力具有重要意义。机器人焊接系统组成机械手、控制器、焊接电源和辅助设备的集成系统编程方法示教编程和离线编程两种主要编程方式智能感知弧传感、激光视觉和力触觉等传感器技术应用领域汽车、船舶、机械制造等大批量生产领域机器人焊接系统主要由焊接机器人（机械手）、机器人控制器、焊接电源、工装夹具和辅助设备组成。现代焊接机器人通常具有6个或更多自由度，可实现复杂轨迹的精确控制。机器人编程方式包括示教编程（通过示教器引导机器人运动）和离线编程（在计算机上进行仿真和路径规划）。机器人焊接的主要优势在于重复精度高、工作效率高、质量稳定、能在恶劣环境工作；而局限性主要体现在初始投资大、要求工件定位精确、适应性和灵活性有限等方面。随着传感技术和人工智能的发展，具备自适应能力的智能焊接机器人正成为研究热点。激光焊接原理激光焊接利用高能量密度的激光束作为热源，使工件局部区域快速熔化并凝固形成焊缝。根据功率密度不同，分为热传导型焊接和深熔焊接两种模式。热传导型适用于精密薄板焊接，深熔模式则能实现钥匙孔效应，达到深熔透的效果。激光焊接具有能量密度高、热影响区小、变形小、速度快等显著特点。设备激光焊接设备主要包括激光器、光束传输系统、聚焦系统和工作台等部分。常用的激光器有CO?激光器、Nd:YAG激光器、光纤激光器和半导体激光器等。现代激光焊接系统通常集成了CNC控制系统、视觉跟踪系统和保护气体供应系统等。随着技术发展，光纤激光器因效率高、体积小、维护成本低而逐渐成为主流。应用激光焊接广泛应用于精密制造、汽车工业、电子工业和医疗器械等领域。在汽车行业，激光焊接用于车身板材拼接、车顶焊接和定制化零部件生产；在电子工业中，微焦点激光焊接用于精密电子元件连接；在医疗器械领域，激光焊接能满足高洁净度和高精度要求。激光焊接也是航空航天和核工业等高端制造领域的关键工艺。电子束焊接原理电子束焊接利用高速电子束轰击工件表面产生的热量进行焊接。电子由热阴极发射，在高压电场作用下加速并经电磁透镜聚焦成高能量密度束流。当电子束轰击工件时，动能转化为热能，使材料在极短时间内熔化并形成深而窄的熔池。由于能量密度极高（可达10?W/cm2），电子束焊接能实现深宽比达20:1的深熔透焊缝，是所有焊接方法中熔深最大的一种。设备电子束焊接设备主要由电子枪系统、真空系统、工作室和控制系统组成。电子枪系统产生并控制电子束；真空系统提供10?2～10??Pa的工作环境，防止电子被气体分子散射；工作室包括工作台和操作机构，用于支持和移动工件；控制系统负责参数设置和程序控制。根据真空度要求，分为高真空、中真空和非真空三种类型设备，高真空设备获得的焊缝质量最高，但设备成本和操作复杂度也最高。应用电子束焊接主要应用于航空航天、核工业、精密仪器和高性能装备制造等高端领域。在航空发动机制造中，电子束焊接用于涡轮盘、转子和叶片等关键部件的焊接；在核工业中，用于高精度、高可靠性的核燃料组件和反应堆部件的焊接；在精密仪器领域，用于传感器、测量设备和医疗器械的精密连接。电子束焊接特别适合焊接难熔金属（如钛、钨、钼等）和异种金属组合，在这些领域具有不可替代的优势。摩擦焊接原理摩擦焊接是一种固态连接工艺，利用摩擦产生的热量和压力实现材料连接，无需熔化。根据摩擦方式不同，分为旋转摩擦焊、线性摩擦焊、惯性摩擦焊和摩擦搅拌焊等。摩擦焊接的主要特点是不需要填充材料、无熔化现象、热影响区小、能耗低、无烟尘和辐射，特别适合难以用传统熔化焊接的材料。设备旋转摩擦焊设备由驱动系统、压力系统和控制系统组成，结构相对简单；线性摩擦焊需要高频振动装置，设备复杂度较高；摩擦搅拌焊设备则类似于铣床，配备专用搅拌头。摩擦焊设备的关键是提供足够的旋转力矩或振动能量，以及精确控制的轴向压力。现代摩擦焊设备通常采用计算机控制，可实现参数的精确调节和过程监控。应