高能束焊在汽车工业中的应用(下)

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　　非真空电子束焊接(EBW-NV)在汽车制造领域一直倍受重视。例如，手动变速器中同步环与齿轮的非真空电子束焊接，生产率已超过500件/h。德国Aachen大学焊接研究所在进行非真空实验中，以11m/min的焊接速度获得优质焊接接头，目前正在达到25m/min的焊接速度，以满足汽车工业的需要。美国是世界上非真空电子束焊接的最大用户。有资料表明，20世纪80年代在美国已经有50台非真空电子束焊机在运行，其中包括从欧洲引进的设备，主要是用于汽车制造业中。

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　　从20世纪80年代我国开始研究电子束焊接，其中重点研究的是汽车重型齿轮的焊接。这是因为随着汽车的发展，汽车重型齿轮需求也越来越大，采用传统的焊接方法制造，存在着劳动生产率低、焊接变形大、接头质量不易保证、消耗大、劳动条件恶劣等问题。北京航空工艺研究所、中科院北京电工所等单位对此进行了深入的研究，分别研制了齿轮专用焊机，在中科院电工所已形成一定批量生产规模。此外，哈尔滨焊接研究所在非真空电子束焊接技术研究领域、桂林电器科学研究所在60kV中压被真空电子束焊机的开发研制中都进行了大量的研究工作，卓有成效。另外，陕西汽车厂已成功应用双头电子束焊接后桥。

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　　4等离子焊的应用

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　　　早在20世纪60年代末、70年代初，乌克兰巴顿焊接研究所就开始了对微束等离子焊接技术的研究。微束等离子弧具有电弧收缩，能量集中的特点。与激光焊相比，其优点是整个操作过程比较简单，成本为激光焊的二分之一，且设备维护技能要求不高，焊缝强度达到母材的90%以上，焊缝组织、成分也与母材基本接近，但焊接质量不如激光焊。与电子束焊相比，它无需在真空条件下，而电子束焊必须在真空条件下进行，生产效率低，成本高，且工件还受真空室尺寸大小的限制。国内外等离子焊接主要用于铝合金、中厚度结构钢的焊接。如焊接铝合金制造的IEC车25m长的底板时，采用了双丝金属极气体保护等离子焊工艺，平均焊速可以达到1.2-1.8m/min，焊接过程稳定，焊接质量可靠。

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　　英国Convertry大学先进连接中心研究人员与JAGUAR汽车厂的专家联合开发研制了一种新型等离子弧点焊系统，用于点焊最新设计的美洲虎车底盘，大约有40个焊点，焊点位置比较特殊，常规电阻点焊机器人无法进入。等离子弧点焊技术与电阻点焊技术相比较，具有焊枪质量大大降低、机器人操作大幅度提高、焊点的拉伸强度和疲劳强度也大大提高、焊点直径大2倍的优势。等离子点焊潜在的技术优势预示着这种新型等离子弧焊工艺可能在一定范围取代电阻点焊工艺。

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　　美国NASA宇航局马歇尔宇航中心开发了一种新型等离子弧焊接方法，称为三重气体等离子弧焊(Ternary gas plasma arc welding)，并于1995年5月申请了美国专利。与常规等离子弧焊相比，这种新方法在焊枪上做了重大革新，钨极为空心，中间通入惰性气体，因而在焊枪中存在三重气体，从钨极中间通入的气体与环绕钨极的离子气联合作用，有助于得到更挺直、更稳定的等离子弧。采用这种焊枪进行焊接，焊缝热影响区的宽度减小，熔深的可控性加大，在相对低的热输入条件下可以焊接更厚的材料。

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　　国内主要是在等离子弧焊设备方面进行研究。西北工业大学的李京龙、白钢等人开展了脉动等离子喷焊技术研究，通过在工件和喷枪阳极,喷嘴2间接入高频的IGBT无触点开关，成功实现转移弧与非转移弧的高频交替工作和单一电源下的等离子喷焊。西安交通大学的王雅生等人开展了适宜于Al、Mg及其合金的变极性等离子弧焊设备的研究，主弧的正、负半波分别由2台直流电源供电，对工件(铝)实现了变极性焊接，它不仅使电弧稳定，而且还有可靠的阴极清理作用。北京航空工艺研究所开展了脉冲等离子弧焊的“一脉一孔”的工艺研究。西安航空发动机公司利用自制的电源设备配以进口的等离子焊枪，实现了某发动机工艺的改进。

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　　5结论

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　　21世纪汽车工业正在步入能按照用户要求进行柔性模块式生产的方式，传统加工工艺不能满足新生产方式的需要，这给高能束焊接技术的大规模应用提供了机遇，高能束焊接技术在汽车领域中一定会有更大的发展，成为汽车工业中主要的加工方法，并最终取代电阻点焊。 //MechNet//