第一單元電子束焊1.1電子束焊概述1.2電子束焊設備1.3電子束焊工藝1.4典型材料的電子束焊1.5電子束焊的安全防護綜合知識模塊

1.1電子束焊概述1.1.1電子束焊的基本原理1.1.2電子束焊的特點及分類1.1.3電子束焊的適用范圍1.1.1電子束焊的基本原理電子束焊（ElectronicBeamWelding，EBW）是指在真空或非真空環(huán)境中，利用匯聚的高速電子流轟擊焊件接縫處所產(chǎn)生的熱能，使被焊金屬熔合的一種焊接方法。電子束焊是一種高能束流焊接方法。電子束的產(chǎn)生：電子束從電子槍中產(chǎn)生。一定功率的電子束經(jīng)透鏡聚焦后，電子束電流為20~1000mA，焦點直徑約為0.1~1mm，功率密度可達106W/cm2以上，比普通電弧功率密度高100~1000倍，屬于高能束流。1.1.1電子束焊的基本原理電子束撞擊到焊件表面，電子的動能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使金屬迅速熔化和蒸發(fā)。在高壓金屬蒸氣的作用下熔化的金屬被排開，電子束就能繼續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬，同時很快在被焊焊件上“鉆”出一個匙孔（見圖），小孔的周圍被液態(tài)金屬包圍。隨著子束與焊件的相對移動，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，逐漸冷卻、凝固形成了焊縫。1.1.1電子束焊的基本原理在電子束焊接過程中，焊接熔池始終存在一個匙孔。匙孔的存在，從根本上改變了焊接熔池的傳質(zhì)、傳熱規(guī)律，由一般熔焊方法的“熱導焊”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按┛缀浮薄?.1.1電子束焊的基本原理1．電子束焊的優(yōu)點

電子束穿透能力強，焊縫深寬比大。焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接變形小。焊縫純度高，接頭質(zhì)量好。再現(xiàn)性好，工藝適應性強?？珊覆牧隙?。1.1.2電子束焊的特點及分類2．電子束焊的缺點

設備比較復雜，投資大，費用較昂貴；電子束焊要求接頭位置準確，間隙小而且均勻，焊前對接頭加工、裝配要求嚴格；真空電子束焊接時，被焊工件尺寸和形狀常常受到工作室的限制；電子束易受雜散電磁場的干擾，影響焊接質(zhì)量；電子束焊接時產(chǎn)生X射線，需要操作人員嚴加防護。1.1.2電子束焊的特點及分類3.電子束焊的分類根據(jù)被焊工件所處環(huán)境的真空度可將電子束焊分為：高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊三種。1.1.2電子束焊的特點及分類

高真空電子束焊接是在真空度為10-4～10-1Pa的環(huán)境下進行，具有良好的真空條件，電子束很少發(fā)生散射，可以保證對熔池的“保護”，防止金屬元素的氧化和燒損。適用于活性金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件焊接，也適用于各種形狀復雜零件的精密焊接。1.1.2電子束焊的特點及分類低真空電子束焊：在真空度為10-1～10Pa范圍內(nèi)進行。由于只需要抽到低真空，減小了抽真空的時間，從而加速焊接過程，提高了生產(chǎn)效率。適用于大批量零件的焊接和生產(chǎn)線上使用。1.1.2電子束焊的特點及分類非真空電子束焊接：電子束是在真空條件下產(chǎn)生的，然后穿過一組光闌、氣阻通道和若干級預真空小室，射到處于大氣壓力下的工件上。非真空電子束焊接能夠達到的最大熔深為30mm。由于不需真空室，因而可以焊接尺寸大的工件，生產(chǎn)率較高。1.1.2電子束焊的特點及分類1.1.3電子束焊的適用范圍應用領(lǐng)域：由于電子束焊接具有焊接深度大、焊縫性能好、焊接變形小、焊接精度高、并有較高的生產(chǎn)率等特點。因此，在航空航天、汽車制造、壓力容器、電力及電子等工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛地應用，能夠?qū)崿F(xiàn)特殊難焊材料的焊接?？珊附拥牟牧希撼写罅扛哒魵鈮涸氐牟牧贤?，一般熔焊能焊的金屬，都可以采用電子束焊，如鐵、銅、鎳、鋁、鈦及其合金等。此外，還能焊接稀有金屬、活性金屬、難熔金屬和非金屬陶瓷等；焊接熔點、熱導率、溶解度相差很大的異種金屬。焊接熱處理強化或冷作硬化的材料，而接頭的力學性能不發(fā)生變化。1.1.3電子束焊的適用范圍焊件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：單道焊接厚度超過100mm的碳素鋼，厚度超過400mm的鋁板，焊接時無需開坡口和填充金屬；焊薄件的厚度可小于2.5mm，甚至薄到0.025mm可焊厚薄相差懸殊的焊件。1.1.3電子束焊的適用范圍焊件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：真空電子束焊焊件的形狀和尺寸必須控制在真空室容積允許的范圍內(nèi)；非真空電子束焊不受此限制，可以焊接大型焊接結(jié)構(gòu)，但必須保證電子槍底面出口到焊件上表面的距離，一般在12～50mm之間，其可焊厚度單面焊時一般很少超過10mm。1.1.3電子束焊的適用范圍有特殊要求或特殊結(jié)構(gòu)的焊件：焊接內(nèi)部需保持真空度的密封件，靠近熱敏元件的焊件，形狀復雜而且精密的零部件；施焊具有兩層或多層接頭的焊件，這種接頭層與層之間可以有幾十毫米的空間間隔。1.1.3電子束焊的適用范圍1.2電子束焊設備1.2.1電子束焊機的組成1.2.2電子束焊機的選用1.2.1電子束焊機的組成電子束焊機可按真空狀態(tài)和加速電壓分類：按真空狀態(tài)：真空型、局部真空型、非真空型；在實際應用中以真空電子束焊機居多。按電子槍加速電壓：高壓型（60~150kV）、中壓型（40~60kV）、低壓型（≤40kV）。真空電子束焊機組成：由電子槍、工作室（也稱真空室）、電源及電氣控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工作臺以及輔助裝置等幾大部分組成。1.2.1電子束焊機的組成電子槍：電子束焊機中用以產(chǎn)生電子并使之匯聚成電子束的裝置稱為電子槍。電子束焊接設備的核心部件。電子槍的主要由陰極、陽極、柵極和聚焦線圈等組成。1.2.1電子束焊機的組成電子槍中的陰極應采用熱電子發(fā)射能力強而且不易“中毒”的材料。常用的材料有鎢、鉭、六硼化鑭(LaB6)等。1.2.1電子束焊機的組成電子槍的穩(wěn)定性、重復性直接影響焊接質(zhì)量。影響電子槍穩(wěn)定性的主要原因是高壓放電，特別是大功率電子槍（＞30kW）在焊接過程中產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，易造成高壓擊穿。電子槍的重復性由電子槍的設計精度、制造精度以及控制技術(shù)保證。1.2.1電子束焊機的組成電子槍的安裝：通常安裝在真空室外部。垂直焊時，位于真空室頂部。水平焊時，位于真空室側(cè)面。根據(jù)需要可使電子槍沿真空室壁在一定范圍內(nèi)移動。電子槍安裝在真空室內(nèi)可移動的傳動機構(gòu)上，被稱為動槍。1.2.1電子束焊機的組成高壓電源：為電子槍提供加速電壓、控制電壓和燈絲加熱電流。高壓電源控制原理如圖所示。1.2.1電子束焊機的組成控制系統(tǒng)：早期電子束焊機的控制系統(tǒng)僅限于控制束流的遞減、電子束流的掃描及真空泵閥的開關(guān)；目前可編程控制器及計算機數(shù)控系統(tǒng)等已在電子束焊機上得到應用，使控制范圍和精度大大提高；計算機數(shù)控系統(tǒng)除了控制焊機的真空系統(tǒng)和焊接程序外，還可實時控制電子參數(shù)、工作臺的運動軌跡和速度，實現(xiàn)電子束掃描和焊縫自動跟蹤。1.2.1電子束焊機的組成真空系統(tǒng)：對電子槍和真空室抽真空用的。一種通用型高真空電子束焊機的真空電子束焊機真空系統(tǒng)的組成如圖所示。真空系統(tǒng)大多使用三種類型的真空泵：低真空泵、油擴散泵、渦輪分子泵。1.2.1電子束焊機的組成目前的新趨勢是采用渦輪分子泵，其極限真空度更高，無油蒸氣污染，不需要預熱，節(jié)省抽真空時間。工作室真空度可在10-1~10-3Pa之間。較低的真空度可用機械泵獲得，高真空則采用機械泵及擴散泵系統(tǒng)。1.2.1電子束焊機的組成真空室（亦稱工作室）的設計要求：一方面應滿足氣密性要求；另一方面應滿足承受大氣壓所必須的剛度、強度指標和X射線防護的要求。1.2.1電子束焊機的組成工作臺、旋轉(zhuǎn)臺和焊接夾具：對于在焊接過程中保持電子束與接縫的位置、焊接速度穩(wěn)定、焊縫位置的重復精度有重要影響。通常采用固定電子槍，讓工件做直線移動或旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)焊接。對大型真空室，也可采用使工件不動，而驅(qū)使電子槍運動進行焊接。為了提高生產(chǎn)效率，可采用雙工作臺或多工位夾具。1.2.1電子束焊機的組成電子束焊機的電氣控制系統(tǒng)主要完成電子槍供電、真空系統(tǒng)閥門的程序啟閉、傳動系統(tǒng)的恒速運動、焊接參數(shù)的閉環(huán)控制及焊接過程的程序控制等功能。1.2.1電子束焊機的組成為了便于觀察，需在電子槍和工作室上裝置工業(yè)電視和觀察窗口等。觀察窗口通常由三重玻璃組成，里層為普通玻璃；中層的鉛玻璃是防護X射線的作用；外層的鋼化玻璃是承受真空室內(nèi)外壓力差的。采用工業(yè)電視可以使操作者能連續(xù)觀察焊接過程，防止肉眼受強烈光線刺激的危害。

1.2.1電子束焊機的組成1.2.2電子束焊機的選用選用電子束焊機通常考慮以下幾個方面：焊接化學性能活潑的金屬（如W、Ta、Mo等）及其合金應選用高真空焊機；焊接易蒸發(fā)的金屬及其合金選用低真空焊機；厚大件選用高壓型焊機，中等厚度工件選用中壓型焊機；成批生產(chǎn)時選用專用焊機；品種多、批量小或單件生產(chǎn)則選用通用型焊接設備。

大型真空電子束焊機：該類焊機的真空容積從幾十立方米到幾百立方米。日本的MHI公司和Hitachi公司分別有一臺280m3和110m3的大型真空電子束焊機，烏克蘭巴頓電焊研究所有一臺450m3的YN-193型真空電子束焊機，法國的Techmeta公司則建造了一臺800m3的大型真空電子束焊機。

1.2.2電子束焊機的選用局部真空電子束焊機：該類焊機節(jié)省抽真空時間，適合大型構(gòu)件、連續(xù)產(chǎn)品的焊接。烏克蘭巴頓焊接研究所生產(chǎn)了多臺這類電子束焊機。1.2.2電子束焊機的選用通用型電子束焊機：該類焊機主要應用于在實驗室及一些加工車間。它可以通過不同工裝夾具及運動工作臺的配合，完成不同類型零件的焊接，也可以進行多種電子束焊接工藝試驗研究。1.2.2電子束焊機的選用小型真空電子束焊機：小型真空電子束焊機以批量生產(chǎn)汽車零部件為主。近年柔性制造系統(tǒng)的引入，使小型電子束焊機更加靈活，不僅適合一種產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，而且能滿足多個品種產(chǎn)品批量生產(chǎn)的需求。1.2.2電子束焊機的選用1.3電子束焊工藝1.3.1焊前準備1.3.2焊接接頭設計1.3.3電子束焊工藝參數(shù)及其選擇1.3.4電子束焊技術(shù)要點1.3.1焊前準備接合面的加工與清理：

電子束焊接頭屬于無坡口對接形式，裝配時力求使零件緊密接觸。電子束焊要求接合面經(jīng)過機械加工，其表面粗糙度由被焊材料、接頭設計而定，在1.5~25um間選定。一般電子束焊接不用填充金屬；只在焊接異種金屬或合金時，可根據(jù)需要使用填充金屬。焊前清理：真空電子束焊前必須對焊件表面進行嚴格清理，否則將導致焊縫產(chǎn)生缺陷，接頭的力學性能降低，不清潔的表面還會延長抽真空時間，影響電子槍工作的穩(wěn)定性，降低真空泵的使用壽命。1.3.1焊前準備清理方法：工件表面的氧化物、油污應用化學或機械方法清除。煤油、汽油可用于去除油漬，丙酮是清洗電子槍零件和被焊工件最常用的溶劑。注意：使用含有氯化烴類溶劑，隨后須將工件放在丙酮內(nèi)徹底清洗。清理完畢后不能再用手或工具觸及接頭區(qū)，以免污染。非真空電子束焊對焊件清理的要求可降低。1.3.1焊前準備零件裝配：對于無鎖底的對接接頭，板厚δ＜1.5mm時，局部最大間隙不應超過0.07mm；隨板厚增加，間隙略增。板厚超過3.8mm時，局部最大間隙可到0.25mm。焊薄工件時，一般裝配間隙不應大于0.13mm。1.3.1焊前準備非真空電子束焊時，裝配間隙可以放寬到0.75mm。深熔焊時，裝配不良或間隙過大，會導致過量收縮、咬邊、漏焊等缺陷。電子束焊都是機械或自動操作的，如果零件不是設計成自緊式的，必須利用夾具進行定位與夾緊，然后移動工作臺或電子槍體完成焊接。1.3.1焊前準備焊前預熱：對需要預熱的工件，根據(jù)一定的形狀、尺寸及所需要的預熱溫度，選擇一定的加熱方法（如氣焊槍、加熱爐、感應加熱、紅外線輻射加熱等），在工件裝入真空室前進行。如果工件較小，加熱引起的變形不會影響工件質(zhì)量時，可在真空室內(nèi)用散焦電子束來進行預熱。1.3.1焊前準備1.3.2

焊接接頭設計

電子束焊的接頭形式：對接、角接、T形、搭接和端接。電子束直徑細，能量集中，焊接時一般不加焊絲，所以電子束焊接頭設計應按無間隙接頭考慮。設計的原則：便于接頭的準備、裝配和對中，減少收縮應力，保證獲得所需熔透深度。如果電子束的功率不足以一次穿透焊件，也可采用正反兩面焊的方法來完成。對重要承力結(jié)構(gòu)，焊縫位置應避開應力集中區(qū)。對接接頭是最常用的接頭形式：1.3.2

焊接接頭設計

電子束焊接的角接頭：1.3.2

焊接接頭設計

電子束焊接T形接頭：1.3.2

焊接接頭設計

搭接接頭：常用于焊接厚度小于1.6mm的焊件。1.3.2

焊接接頭設計

厚板端接接頭：常采用大功率深熔透焊接。薄板及不等厚度的端接接頭：常用小功率或散焦電子束進行焊接。1.3.2

焊接接頭設計

1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇電子束焊的基本工藝參數(shù)：加速電壓；電子束電流；焊接速度；聚焦電流；工作距離。加速電壓：電子束焊接的一個重要工藝參數(shù)；提高加速電壓可增加焊縫的熔深。在大多數(shù)電子束焊過程中，加速電壓參數(shù)往往不變，但當電子槍的工作距離較大或者要求獲得深穿透的平行焊縫時，應提高加速電壓(選用高壓型設備)。通常電子束焊機工作在額定電壓下，通過調(diào)節(jié)其他參數(shù)來實現(xiàn)焊接參數(shù)的調(diào)整。1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇電子束電流：（簡稱束流）與加速電壓一起決定著電子束焊的功率。增加電子束流，熱輸入增大，熔深和熔寬都會增加。在電子束焊中，由于加速電壓基本保持不變，所以為滿足不同的焊接工藝需要，常常要調(diào)整電子束電流值。1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇焊接速度：電子束焊接的一個基本工藝參數(shù)，其影響焊縫的熔深、熔寬以及被焊材料的熔池行為（冷卻、凝固及焊縫熔合線形狀）。通常隨著焊接速度的增大，熔寬變窄，熔深減小熱輸入與電子束焊接能量成正比，與焊接速度成反比。1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇電子束焊熱輸入與板厚的關(guān)系：1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇電子束聚焦狀態(tài)：對焊縫的熔深及其成形影響較大。焦點變小可使焊縫變窄，熔深增加。根據(jù)被焊材料的焊接速度、接頭間隙等決定聚焦位置，進而確定電子束斑點大小。1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇工作距離：應在設備最佳范圍內(nèi)。工作距離變小時，電子束的斑點直徑變小，電子束的壓縮比增大，使電子束斑點直徑變小，增加了電子束功率密度。但工作距離過小會使過多的金屬蒸氣進入槍體中造成放電現(xiàn)象；在不影響電子槍穩(wěn)定工作的前提下，可以采用盡可能短的工作距離。1.3.3主要焊接參數(shù)及其選擇1.3.1電子束焊技術(shù)要點一、薄板的焊接

二、厚板的焊接

三、填充金屬四、復雜件的焊接

五、電子束掃描和偏轉(zhuǎn)

六、焊接缺陷及控制措施

一、薄板的焊接

電子束焊可用于焊接板厚在0.03~2.5mm的零件，薄板導熱性差，電子束焊接時局部加熱強烈。為防止過熱，可采用夾具。電子束功率密度高，易于實現(xiàn)厚度相差很大的接頭焊接。焊接時薄板應與厚板緊貼，適當調(diào)節(jié)電子束焦點位置，使接頭兩側(cè)均勻熔化。薄板膜盒零件及其裝配焊接夾具：一、薄板的焊接

二、厚板的焊接

電子束焊焊道的深寬比可高達60：1，可以一次焊透300mm厚的鋼板；當被焊鋼板厚度在60mm以上時，應將電子槍水平放置進行橫焊，以利于焊縫成形。焊接條件熔深/mm真空度/Pa電子束工作距離/mm加速電壓/kV電子束電流/mA焊接速度／（cm·min-1）<10-250050150902510-22005015090161051343175904電子束焊真空度對鋼板熔深的影響

二、厚板的焊接

三、填充金屬為使焊縫成分滿足工件使用要求、改善焊縫冶金焊接性、彌補不良裝配、修補焊縫缺陷或修復磨損報廢零件時，才使用填充金屬防止出現(xiàn)缺陷。在接頭裝配間隙過大時可防止焊縫凹陷；在焊接裂紋敏感材料或異種金屬接頭時可防止裂紋的產(chǎn)生；在焊接沸騰鋼時加入少量含脫氧劑(鋁、錳、硅等)的焊絲，或在焊接銅時加入鎳均有助于消除氣孔。三、填充金屬四、復雜件的焊接用電子束進行定位焊是裝配焊件的有效措施，其優(yōu)點是節(jié)約裝夾時間和費用。由于電子束很細、工作距離長和易于控制，電子束可以焊接狹窄間隙的底部接頭。這不僅可以用于生產(chǎn)過程，在修復報廢零件時也非常有效，復雜形狀的昂貴鑄件常用電子束焊來修復。對可達性差的接頭只有滿足以下條件才能進行電子束焊：焊縫必須在電子槍允許的工作距離上；必須有足夠?qū)挼拈g隙允許電子束通過．以免焊接時誤傷工件；在電子束通過的路經(jīng)上應無干擾磁場。四、復雜件的焊接五、電子束掃描和偏轉(zhuǎn)在焊接過程中采用電子束掃描可以加寬焊縫，降低熔池冷卻速度，消除熔透不均等缺陷，降低對接頭準備的要求。電子束掃描還可用來檢測接縫的位置和實觀焊縫跟蹤，此時電子束的掃描速度可以高達50～100m／s，掃描頻率可達20kHz。六、焊接缺陷及控制措施電子束接頭也會出現(xiàn)未熔合、咬邊、塌陷、氣孔、裂紋等缺陷。電子束焊縫特有的缺陷是熔深不均、長空洞、中部裂紋和由于剩磁或干擾磁場造成的焊道偏離接縫等。1.4典型材料的電子束焊1.4.1鋼的電子束焊1.4.2有色金屬的電子束焊1.4.3難熔金屬的電子束焊1.4.4異種金屬的電子束焊1.4.1鋼的電子束焊一碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接二合金鋼的焊接三工具鋼的焊接四不銹鋼的焊接一、碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接低碳鋼適于焊接；中碳鋼也可以采用電子束焊，但其焊接性隨著含碳量的增高而變差；含碳量大于0.5%的碳鋼用電子束焊時，開裂傾向比電弧焊時低，但需焊前預熱及焊后熱處理。二、合金鋼的焊接含碳量低于0.3％的低合金鋼在實施電子束焊接時，可不預熱和后熱。含碳量高于0.3％的高強度合金鋼，可進行電子束焊接，但退火或正火狀態(tài)下焊接性更好。當板厚大于6mm時，應采用焊前預熱和焊后緩冷的工藝措施，以免產(chǎn)生裂紋。

三、工具鋼的焊接電子束焊接工具鋼，焊接接頭性能良好，生產(chǎn)率高。與其他焊接方法相比，工具鋼電子束焊不需要進行退火等熱處理而實施高速焊接。例如：厚度為6mm的4Cr5MoSiV鋼焊前硬度為50HRC，焊后進行550℃正火，焊縫金屬的硬度可以達到56~57HRC，熱影響區(qū)硬度下降到43~46HRC，但其寬度只有0.13mm。

四、不銹鋼

焊接奧氏體不銹鋼可具有較高抗晶間腐蝕能力；馬氏體不銹鋼可以在任何熱處理狀態(tài)下進行電子束焊接；沉淀硬化不銹鋼采用電子束焊進行焊接，可獲得較好力學性能。1.4.2有色金屬的電子束焊一鋁及其合金的焊接二鈦及其合金的焊接三銅及其合金的焊接四鎂及其合金的焊接一、鋁及其合金的焊接鋁和鋁合金電子束焊前需要對接縫處進行除油和清除氧化膜處理.鋁合金常用于制造汽車零件，非真空電子束焊接汽車用鋁合金可得到良好的接頭。二、鈦及其鈦合金的焊接

電子束焊接是所有工業(yè)鈦和鈦合金最理想的焊接方法；焊接接頭的有效系數(shù)可達到100％；焊接時為了防止晶粒長大，宜采用高電壓、小束流的工藝參數(shù)。三、銅及其銅合金的焊接在真空條件下純銅加熱時蒸發(fā)比較嚴重，所以電子束流的能量密度不宜選得太高；純銅導熱性好，焊接熱源的熱量易散失，焊接所需電子束功率要比焊接合金鋼大，故采用能量密度高的電子束焊機焊接純銅；焊接銅和銅合金的主要焊接缺陷是氣孔。四、鎂及其合金的焊接

由于合金中鎂和鋅在真空的蒸氣壓很高，易于產(chǎn)生氣孔，電子束焊接工藝參數(shù)應進行閉環(huán)控制，以防止焊縫底層過熱和產(chǎn)生氣孔。1.4.3難熔金屬的電子束焊用電子束焊接鋯、鈮、鉬、鎢等難熔金屬（熔點在2000℃以上）是較為理想的焊接方法，因為高功率密度可使用較小的熱輸入獲得性能良好的焊接接頭。鉬焊接時常見的缺陷是氣孔和裂紋。焊前仔細清理焊縫和進行預熱有利于消除氣孔。鎢合金對電子束焊具有較好的焊接性。焊接時接頭準備和清理非常重要，清理后應進行除氣處理，預熱是防止鎢接頭出現(xiàn)冷裂紋的有效措施。焊后退火可降低某些鎢合金焊接接頭的脆性轉(zhuǎn)變溫度，但不能改善純鎢焊縫金屬的冷脆性。1.4.3難熔金屬的電子束焊鈮合金焊縫中常見的缺陷是氣孔和裂紋。在1.33×10-2Pa的高真空下進行，用散焦電子束對焊縫進行預熱，有清理和除氣作用，有利于消除氣孔。1.4.3難熔金屬的電子束焊鋯非?；顫?，接頭準備和清理對焊接質(zhì)量至關(guān)重要，焊接應在真空度達到1.33×10-2Pa以上的高真空中進行。焊后退火可提高接頭抗冷裂和延遲破壞的能力。退火條件是在1023~1128K的溫度下保溫1h，隨爐冷卻。焊接鋯所用的熱輸入與同厚度的鋼相近。1.4.3難熔金屬的電子束焊1.4.4異種金屬的電子束焊異種金屬對電子束焊的焊接性取決于各自的物理、化學性質(zhì)，彼此能形成固溶體的異種金屬焊接性良好，而易生成金屬間化合物的異種金屬接頭韌性差，但與其他熔焊相比要容易施焊。對于不能互溶的兩種金屬電子束焊接，可以通過嵌放或預置與兩種金屬兼容的過渡金屬。焊接時，必須嚴格控制焊接熱輸入，采用較高的焊接速度，避免焊接裂紋和接頭脆性。1.4.4異種金屬的電子束焊1.5電子束焊的安全防護1.5.1防止高壓電擊的措施1.5.2X射線的防護1.5.1防止高壓電擊的措施高壓電源和電子槍應保證有足夠的絕緣，絕緣試驗電壓應為額定電壓的1.5倍。設備應裝置專用地線，外殼用截面積大于12mm2的粗銅線接地，保證接地良好，接地電阻應小于3?。更換陰極組件或維修時，應切斷高壓電源，并用接地良好的放電棒接觸準備更換的零件或需要維修的地方，以防電擊。電子束焊機應安裝電壓報警或其他電子聯(lián)動裝置，以便在出現(xiàn)故障時自動斷電。操作時應戴耐高壓的絕緣手套、穿絕緣鞋，無論是高壓或是低壓電子束系統(tǒng)都使用鉛玻璃窗口。焊機則安裝在用高密度混凝土建造的X射線屏蔽室內(nèi)。

1.5.1防止高壓電擊的措施1.5.2X射線的防護我國規(guī)定，對無監(jiān)護的工作人員允許的X射線劑量不應大于0.25mR/h。因此必須加強對X射線的防護措施。對于加速電壓低于60kV的電子束焊機，真空室采用足夠厚度的鋼板就能起防護X射線的作用。加速電壓高于60kV以上的焊機，外殼應附加足夠厚度的鉛板進行防護。電子束焊機在高電壓下運行，觀察窗應選用鉛玻璃，工作場所的面積一般不應小于40m2，高度不小于3.5m。對于高壓電子束焊設備，可將高壓電源設備和抽氣裝置與操作人員的工作室分開。1.5.2X射線的防護電子束焊接時會產(chǎn)生有害的金屬蒸氣、煙霧、臭氧及氧化氮等，應采用抽氣裝置將真空室排出的抽氣、煙塵等及時排出，以保證真空室內(nèi)和工作場所的有害氣體含量降低到安全標準以下。設備周圍應通風良好。直接觀察熔化金屬發(fā)射的可見光對視力和皮膚有害，因此焊接過程中不允許用肉眼直接觀察熔池，必要時應配戴防護眼鏡。1.5.2X射線的防護第二單元激光焊2.1激光焊概述2.2激光焊設備與工藝2.3典型材料的激光焊2.4激光安全與防護綜合知識模塊

2.1激光焊概述2.1.1激光焊原理及特點2.1.2激光焊的分類2.1.3激光焊的應用2.1激光焊概述激光焊（LaserWelding，LBW）是利用能量密度極高的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透深、精度高、適應性強等優(yōu)點。2.1.1激光焊原理及特點一、激光焊的原理二、激光焊的特點

2.1.1激光焊原理及特點激光是指激光活性物質(zhì)（工作物質(zhì)）受到激勵，產(chǎn)生輻射，通過光放大而產(chǎn)生一種單色性好、方向性強、光亮度高的光束。經(jīng)透射或反射鏡聚焦后可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達106～l0l2W/cm2的能束，可用作焊接、切割及材料表面處理的熱源。2.1.1激光焊原理及特點激光焊實質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過程，微觀上是一個量子過程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、汽化等現(xiàn)象。激光焊時，激光照射到被焊接件的表面，與其發(fā)生作用，一部分被反射，一部分進入焊件內(nèi)部。2.1.1激光焊原理及特點激光焊的熱效應取決于焊件吸收光束能量的程度，常用吸收率來表征。金屬對激光的吸收率，主要與激光波長、金屬的性質(zhì)、溫度、表面狀況以及激光功率密度等因素有關(guān)。2.1.1激光焊原理及特點材料的加熱:吸收了光子而處于高能級的電子將在與其他電子的碰撞以及與晶格的互相作用中進行能量的傳遞，光子的能量最終轉(zhuǎn)化為晶格的熱振動能，引起材料溫度升高，改變材料表面及內(nèi)部溫度。2.1.1激光焊原理及特點材料的熔化及汽化:激光加工時，材料吸收的光能向熱能的轉(zhuǎn)換是在極短的時間（約為10-9s）內(nèi)完成的。在這個時間內(nèi)，熱能僅僅局限于材料的激光輻射區(qū)，而后通過熱傳導，熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。當功率密度大于106W/cm2時，被焊材料會產(chǎn)生急劇的蒸發(fā)。2.1.1激光焊原理及特點在連續(xù)激光深熔焊接時，由于蒸發(fā)，蒸氣壓力和蒸氣反作用力等能克服熔化金屬表面張力以及液體金屬靜壓力而形成“小孔”。“小孔”類似于“黑洞”，有助于對光束能量的吸收。壁聚焦效應:激光束射入小孔中時，由于激光束聚焦后不是平行光束，與孔壁間形成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，經(jīng)多次反射而達到孔底，最終被完全吸收，如圖所示。2.1.1激光焊原理及特點焊縫的形成:隨著工件和光束做相對運動，由于劇烈蒸發(fā)產(chǎn)生的表面張力使“小孔”前沿的熔化金屬沿某一角度小孔和熔融金屬流動的示意圖

得到加速，在“小孔”后面的近表面處形成如圖所示的熔流。“小孔”后方液態(tài)金屬由于散熱的結(jié)果，溫度迅速降低，凝固，形成連續(xù)的焊縫。2.1.1激光焊原理及特點激光焊的優(yōu)點：聚焦后的激光束功率密度可達105~107W／cm2，加熱速度快，熱影響區(qū)窄，焊接應力和變形小，易于實現(xiàn)深熔焊和高速焊，特別適于精密焊接和微細焊接。2.1.1激光焊原理及特點可獲得深寬比大的焊縫，激光焊的深寬比目前已超過12:1，焊接厚件時可不開坡口一次成型。適宜于常規(guī)焊接方法難以焊接的材料，如難熔金屬、熱敏感性強的材料以及熱物理性能差異懸殊、尺寸和體積懸殊的工件間焊接；也可用于非金屬材料的焊接，如陶瓷、有機玻璃等。2.1.1激光焊原理及特點可借助反射鏡使光束達到一般焊接方法無法施焊的部位；YAG激光和半導體激光可通過光導纖維傳輸，可達性好，適合于微型零件和遠距離的焊接?？纱┻^透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進行焊接，如可焊接置于玻璃密封容器內(nèi)的鈹合金等劇毒材料。2.1.1激光焊原理及特點激光束不受電磁干擾，不存在X射線防護問題，也不需要真空保護。2.1.1激光焊原理及特點激光焊的缺點：激光焊難以焊接反射率較高的金屬；對焊件加工、組裝、定位要求相對較高；設備一次性投資大。2.1.2激光焊的分類按激光對工件的作用方式：脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。傳熱焊：功率密度小于105W/cm2深熔焊：小孔焊，功率密度大于106W/cm2a）傳熱焊b）深熔焊1-等離子云2-熔化材料3-小孔4-熔深2.1.3激光焊的應用應用行業(yè)應用實例航空航天發(fā)動機殼體、機翼隔架、膜盒等電子儀表集成電路內(nèi)引線、顯像管電子槍、調(diào)速管、儀表游絲等機械制造精密彈簧、針式打印機零件、金屬薄壁波紋管、熱電偶、電液伺服閥等鋼鐵冶金焊接厚度0.2～8mm、寬度0.5～1.8m的硅鋼片，非合金鋼和不銹鋼2.1.3激光焊的應用應用行業(yè)應用實例汽車制造汽車底架、傳動裝置、齒輪、點火器中軸與撥板組合件等醫(yī)療器械心臟起搏器以及心臟起搏器所用的鋰碘電池等食品加工食品罐（用激光焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫焊或接觸高頻焊，具有無毒、焊接速度快、節(jié)省材料以及接頭美觀、性能優(yōu)良等特點）等其他領(lǐng)域燃氣輪器、換熱器、干電池鋅筒外殼、核反應堆零件等2.2激光焊設備與焊接工藝2.2.1激光焊設備2.2.2激光焊工藝2.2.1激光焊設備激光焊設備主要由激光器、光學系統(tǒng)、光速檢測器、焊槍、工作臺、電源及控制系統(tǒng)、氣源、水源、操作盤、數(shù)控裝置等組成。2.2.1激光焊設備激光器激光器中工作物質(zhì)的形態(tài)分有固體、流體和氣體激光器。2.2.1激光焊設備氣體激光器：焊接和切割所用氣體激光器大多是CO2激光器，其工作氣體主要成分是CO2、N2和He氣體。CO2激光器的特點：輸出功率范圍大。能量轉(zhuǎn)換功率大大高于固體激光器。CO2激光波長為10.6um，屬于紅外光，它可在空氣中傳播很遠而衰減很小。2.2.1激光焊設備CO2激光器的分類：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可將熱加工應用的CO2激光器分為以下四種：密閉式、橫流式、軸流式和板條式。2.2.1激光焊設備密閉式CO2激光器：其主體結(jié)構(gòu)由玻璃管制成，放電管中充以CO2、N2和He的混合氣體，在電極間加上直流高壓電，通過混合氣體輝光放電，激勵CO2

分子產(chǎn)生激光，從窗口輸出。2.2.1激光焊設備橫流式CO2激光器：其混合氣體通過放電區(qū)流動，氣體直接與換熱器進行熱交換，因而冷卻效果好，允許輸入大的電功率，每米放電管的輸出功率可達2~3kW。

2.2.1激光焊設備快速軸流式CO2激光器：其主要特點是氣體的流動方向和放電方向與激光束同軸。氣體在放電管中以接近聲速的速度流動，速度約為150m/s，每米放電管長度上可輸出500～2000W

的激光功率。2.2.1激光焊設備板條式CO2激光器：其主要特點是光束質(zhì)量好，消耗氣體少，運行可靠，免維護，運行費用低，目前板條式CO2激光器的輸出功率已達3.5kW。光束傳輸及聚焦系統(tǒng)：光束傳輸及聚焦系統(tǒng)又稱為外部光學系統(tǒng)，用于把激光束傳輸并聚焦到工件上。2.2.1激光焊設備2.2.1激光焊設備光束檢測器：主要用于檢測激光器的輸出功率或輸出能量，并通過控制系統(tǒng)對功率或能量進行控制。氣源和電源：目前的CO2激光器采用CO2、N2、He（或Ar）混合氣體作為工作介質(zhì)，其體積配比為7:33:60。He、N2均為輔助氣體，混合后的氣體可提高輸出功率5~10倍。但He氣價格昂貴，選用時應考慮其成本。為了保證激光器穩(wěn)定運行，一般采用快響應、恒穩(wěn)性高的電子控制電源。2.2.1激光焊設備工作臺和控制系統(tǒng)：伺服電動機驅(qū)動的工作臺可供安放工件實現(xiàn)激光焊接或切割。激光焊的控制系統(tǒng)多采用數(shù)控系統(tǒng)。2.2.1激光焊設備激光焊設備的選用：微型件、精密件的焊接可選用小功率焊機；點焊可選用脈沖激光焊機，直徑0.5mm以下金屬絲與絲、絲與板（或薄膜）之間的點焊，特別是微米級細絲、箔膜的點焊等則應選擇小功率脈沖激光焊機。連續(xù)激光焊機特別是高功率連續(xù)激光焊機大多是CO2激光焊機，主要用于形成連續(xù)焊縫以及厚板的深熔焊。2.2.2激光焊工藝一、激光焊的能源特性功率密度吸收率離焦量一、激光焊的能源特性

功率密度：激光能作用于固態(tài)金屬表面時，按功率密度不同可產(chǎn)生三種不同加熱狀態(tài)。功率密度較低時僅對表面產(chǎn)生無熔化的加熱，這種狀態(tài)用于表面熱處理或釬焊；功率密度提高時，可產(chǎn)生熱傳導型熔化加熱，用于薄板高速焊及精密點焊；功率密度進一步提高時，則產(chǎn)生熔孔型熔化，用于深熔焊。只須調(diào)節(jié)激光的功率密度，即能實現(xiàn)不同加工工藝的要求。調(diào)整功率密度的主要方法有：①調(diào)節(jié)輸入激光器的能量；②調(diào)節(jié)光斑尺寸，即激光束與金屬固體表面交叉面積的大?。虎鄹淖児饽Ｐ问?，即改變光斑中能量的分布；④改變脈沖寬度及前沿的梯度等。一、激光焊的能源特性

吸收率：激光焊接的熱效應取決于工件吸收光束能量的程度，常用吸收率來表征。金屬的吸收率又與溫度密切相關(guān)。光亮的金屬表面對激光有很強的反射作用。一、激光焊的能源特性

離焦量是工件表面離激光焦點的距離。工件表面在焦點以內(nèi)時為負離焦，與焦點的距離為負離焦量。反之為正離焦。離焦量不僅影響工件表面激光光斑的大小，而且影響光束的入射方向，因而對熔深和焊縫形狀有較大的影響。一、激光焊的能源特性

二、脈沖激光焊工藝

脈沖激光焊時，每個激光脈沖在金屬上形成一個焊點。焊件是由點焊或由點焊搭接成的縫焊方式實現(xiàn)連接。加熱斑點很小，因而主要用于微型、精密元件和一些微電子元件的焊接。1．接頭形式

脈沖激光焊加熱斑點微小（約微米數(shù)量級），因而用于薄片（厚度小于0.1mm）、薄膜（幾微米至幾十微米）和金屬絲（直徑可小至0.02mm）的焊接。使焊點重合，還可以進行一些零件的封裝焊。脈沖激光焊的接頭形式

2．脈沖激光焊工藝參數(shù)

（1）脈沖能量和脈沖寬度脈沖激光焊時，脈沖能量主要影響金屬的熔化量，脈沖寬度則影響熔深。（2）功率密度Pd激光焊接時焊點的直徑和熔深由熱傳導所決定三、連續(xù)CO2激光焊工藝

1.接頭形式及裝配要求

裝配的精度要求很高。在實際應用中，CO2激光焊最常采用的接頭形式是對接和搭接。（2）焊接速度焊接速度影響焊縫的熔深和熔寬。焊接速度（m/min） 0.5 0.6 0.75 0.9 1.25 1.5 2.0 2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

（1）激光功率激光功率是指激光器的輸出功率，沒有考慮導光和聚焦系統(tǒng)所引起的損失。連續(xù)工作的低功率激光器可在薄板上以低速產(chǎn)生有限傳熱焊縫。激光功率主要影響熔深。（3）光斑直徑在入射功率一定的情況下，光斑尺寸決定了功率密度的大小。減小光斑直徑比增加激光功率的效果更明顯。2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

（4）離焦量離焦量是工件表面至激光焦點的距離，以ΔF表示。2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

（5）保護氣體深熔焊時，保護氣體有兩個作用：一是保護焊縫金屬免受有害氣體的侵襲，防止氧化污染；二是抑制等離子體的負面效應。四、激光復合焊

激光復合焊接技術(shù)是指將激光與其他焊接方法組合起來的集約式焊接技術(shù)，其優(yōu)點是能充分發(fā)揮每種焊接方法的優(yōu)點并克服某些不足，從而形成一種高效的熱源。1．激光－電弧焊

激光焊接復合技術(shù)中應用較多的是激光-電弧復合焊接技術(shù)（也稱為電弧輔助激光焊接技術(shù)），主要目的是有效地利用電弧能量，在較小的激光功率條件下獲得較大的熔深，同時提高激光焊接對接頭間隙的適應性，降低激光焊的裝配精度，實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的焊接過程。激光－TIG復合焊接示意圖激光－MIG復合焊接示意圖（1）有效利用激光能量母材處于固態(tài)時對激光的吸收率很低，而熔化后對激光的吸收率可高達50%以上。采用復合焊接方法時，TIG或MIG電弧先將母材熔化，緊接著用激光照射，從而提高母材對激光的吸收率。（2）增加熔深在電弧的作用下，母材熔化形成熔池，而激光則作用在已形成的熔池底部，加之液態(tài)金屬對激光束的吸收率高，因而復合焊接較單純激光焊接的熔深大。（3）穩(wěn)定電弧單獨采用電弧焊時，焊接電弧有時不穩(wěn)定，特別是在小電流情況下，當焊接速度提高到一定值時會引起電弧飄移，使焊接過程無法進行；而采用激光一電弧復合焊時，激光產(chǎn)生的等離子體有助于穩(wěn)定電弧。2．激光－高頻焊

該方法是在高頻焊管的同時，采用激光對熔焊處進行加熱，使待焊件在整個焊縫厚度上的加熱更均勻，有利于進一步提高焊管的質(zhì)量和生產(chǎn)率。3．激光－壓焊

該方法是將聚焦的激光束照射到被連接焊件的接合面上，利用材料表面對垂直偏振光的高反射將激光導向焊接區(qū)，由于接頭特定的幾何形狀，激光能量在焊接區(qū)被完全吸收，使焊件表層的金屬加熱或熔化，然后在壓力的作用下實現(xiàn)材料的連接。這樣構(gòu)成的焊接件不僅焊縫強度高，焊接速度也得到大幅度提高。近年來，通過激光一電弧相互復合而誕生的復合焊接技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，在航空、軍工等部分復雜構(gòu)件上的應用日益受到重視。目前，激光與不同電弧的復合焊接技術(shù)已成為激光焊接領(lǐng)域發(fā)展的熱點之一。2.3典型材料的激光焊任何傳統(tǒng)焊接方法能夠焊接的材料也都能采用激光焊，而且在多數(shù)情況下，激光焊接的質(zhì)量更好、效率更高。許多黑色和有色金屬的異種材料焊接可采用激光焊實現(xiàn)。2.3典型材料的激光焊2.3.1鋼的激光焊2.3.2有色金屬的激光焊2.3.3異種材料的激光焊2.3.1鋼的激光焊一、碳素鋼和低合金鋼的焊接

二、不銹鋼的焊接

三、硅鋼的焊接

一、碳素鋼和低合金鋼的焊接1．碳當量較低的鋼激光焊接性較好（1）激光焊焊縫組織細小、熱影響區(qū)窄。（2）從接頭的硬度和顯微組織的分布來看，激光焊有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這表明可能有較大的應力集中出現(xiàn)。（3）激光焊熱影響區(qū)的組織主要為低碳馬氏體，由于焊接速度高、熱輸入小所造成的。（4）低合金鋼激光焊時，焊縫中的有害雜質(zhì)元素大大減少，產(chǎn)生了凈化效應，提高了接頭的韌性。2．碳當量超過0.3%時，焊接的難度就會增加，冷裂敏感性增大，材料在疲勞和低溫條件下的脆斷傾向也隨之增加。（1）預熱或后熱；（2）采用雙光束焊接，一束聚焦，另一束散焦；（3）在保證熔深的條件下，盡量采用較低的功率和焊接速度。3．當高碳材料和低碳材料焊接時，采用偏置焊縫形勢有利于限制馬氏體的轉(zhuǎn)變，減少裂紋的產(chǎn)生。4．鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼的激光焊接性能較好，因為材料在澆注前加入了硅、鋁等脫氧劑，使鋼中的含氧量降到很低程度。5．硫、磷含量超過0.04%的鋼激光焊接時易產(chǎn)生熱裂紋。6．對于搭接結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼，一般很難采用激光焊接。二、不銹鋼的焊接不銹鋼的激光焊接性能較好。奧氏體不銹鋼的導熱系數(shù)只有碳鋼的1/3，吸收率比碳鋼略高。因此，奧氏體不銹鋼能獲得比普通碳鋼稍微深一點的熔深（約深5%～10%左右）。Cr-Ni系不銹鋼激光焊時，材料具有很高的能量吸收率和熔化效率。激光焊焊接鐵素體不銹鋼時，焊縫塑性和韌性比采用其他焊接方法時要高。不銹鋼的激光焊，可用于核電站中不銹鋼管、核燃料包等的焊接，也可用于化工等其他工業(yè)部門。三、硅鋼的焊接

硅鋼片是一種應用廣泛的電磁材料。硅鋼的主要特點是含硅量高，焊接的主要問題是脆化。其產(chǎn)生原因是硅鋼屬于鐵素體鋼，用常規(guī)TIG焊時焊縫會生成粗大的鐵素體柱狀晶，而且熱影響區(qū)晶粒長大也十分嚴重。焊縫和熱影響區(qū)的粗晶脆化常常造成焊接接頭在后序加工中斷裂。用CO2激光焊焊接硅鋼薄板中焊接性最差的Q112B高硅取向變壓器鋼（板厚0.35mm），能獲得滿意的結(jié)果。與TIG焊比較，激光焊接頭的反復彎曲次數(shù)遠大于TIG焊的次數(shù)。激光焊焊接接頭的延性、韌性好的主要原因是由于焊接速度快、線能量小，因而焊縫和熱影響區(qū)的晶粒比鎢極氬弧焊細得多，從而防止了粗晶脆化的產(chǎn)生，且焊后不經(jīng)過熱處理即可滿足生產(chǎn)上對其接頭韌性的要求。2.3.2有色金屬的激光焊一、鋁合金的激光焊

二、鈦合金的激光焊

三、高溫合金的激光焊

一、鋁合金的激光焊

鋁合金激光焊常采用深熔焊方式，焊接時的主要困難是它對激光束的高反射率和自身的高導熱性。鋁及鋁合金激光焊時，隨溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇升高，焊縫中多存在氣孔，深熔焊時根部可能出現(xiàn)空洞，焊道成形較差。采用激光焊接鋁及鋁合金時，除了能量密度的問題，還有三個很重要的問題需要解決：氣孔、熱裂紋和嚴重的焊縫不規(guī)則性。鋁合金對激光的強烈反射作用，使焊接十分困難，必須采用高功率的激光器才能進行焊接。二、鈦合金的激光焊鈦合金具有高的比強度，良好的塑性及韌性，較高的抗腐蝕性，是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。鈦元素化學性質(zhì)活潑，對氧化很敏感，對由氧氣、氫氣、氮氣和碳原子所引起的間隙脆化也很敏感，所以要特別注意接頭的清潔和氣體保護問題。在進行鈦合金激光焊時，接頭正反面都必須施加惰性氣體保護，氣體保護范圍須擴大到溫度在400～500℃的區(qū)域。三、高溫合金的激光焊

激光焊可以焊接各類高溫合金，包括電弧焊難以焊接的A1、Ti含量高的時效處理合金，而且都可獲得性能良好的接頭。用于高溫合金焊接的激光發(fā)生器一般為脈沖激光器或連續(xù)CO2激光器，功率為1～50kW。激光焊用的保護氣體，推薦采用氦氣或氦氣與少量氫的混合氣體。2.3.3異種材料的激光焊銅-鎳、鎳-鈦、鈦-鋁、低碳鋼-銅等異種金屬在一定條件下均可進行激光焊接。激光還可以焊接陶瓷、玻璃、復合材料等。焊接陶瓷時需要預熱以防止裂紋產(chǎn)生，一般預熱到1500℃，然后在空氣中進行焊接，通常采用長焦距的聚焦透鏡；為了提高接頭強度，也可填加焊絲。焊接金屬基復合材料時，易產(chǎn)生脆性相，這些脆性相會導致裂紋以及降低接頭強度。2.4激光安全與防護2.4.1激光的危害2.4.2激光的安全防護2.4.1激光的危害焊接和切割中所用激光器輸出功率或能量非常高，激光設備中又有數(shù)千伏至數(shù)萬伏的高壓激勵電源，能對人體造成傷害。激光安全防護的重點對象是眼睛和皮膚。此外，也應注意防止火災和電擊等，否則將導致人身傷亡或其他一些危害極大的事故。一、對眼睛的傷害

1．受激光直接照射，會由于激光的加熱效應引起燒傷，可瞬間使人致盲，危險最大，后果最嚴重。即使是數(shù)毫瓦的He-Ne激光，雖然功率小，但由于人眼的光學聚焦作用，也會引起眼底組織的損傷。2．在激光加工時由于工件表面對激光的反射，也會造成傷害。強反射的危險程度與直接照射相差無幾，而漫反射光會對眼睛造成慢性損傷，造成視力下降的結(jié)果。因此在激光加工時，人眼是應該重點保護的對象。二、對皮膚的傷害

皮膚受到激光的直射會造成燒傷，特別是聚焦后激光功率密度十分大，傷害力更大，會造成嚴重燒傷。長時間受紫外、紅外光漫反射的影響，可能導致皮膚老化、炎癥和皮癌等病變。三、其他方面

激光束直接照射或強反射會引起可燃物的燃燒導致火災。激光焊時，材料受激烈加熱而蒸發(fā)、汽化，產(chǎn)生各種有毒的金屬煙塵。高功率激光加熱時形成的等離子云會產(chǎn)生臭氧，對人體也有一定損害。長時間在激光環(huán)境中工作，會產(chǎn)生疲勞的感覺等。同時激光器中還存在著數(shù)千至數(shù)萬伏特的高壓，存在著電擊的危險。一、一般防護1．在激光加工設備上應設有明顯的危險警告標志和信號，如“激光危險”、“高壓危險”等。設備應有各種安全保護裝置。2．激光光路系統(tǒng)應盡可能全封閉。例如讓激光在金屬管中傳遞，以防直接照射的發(fā)生。激光光路如不能全封閉，則要求激光從人的高度以上通過，使光束避開眼，頭等重要器官。激光加工工作臺應用玻璃等屏蔽，防止反射光。3．激光加工場地也應設有安全標志，并采用預防柵欄、隔墻，屏風等，防止無關(guān)人員誤入危險區(qū)。二、人身防護1．激光器現(xiàn)場操作和加工工作人員必須配備激光防護眼鏡，穿白色工作服，以減少漫反射的影響；2．只允許有經(jīng)驗的工作人員對激光器進行操作和進行激光加工。3．焊接區(qū)應配備有效的通風或排風裝置。第三單元擴散焊

3.1擴散焊概述3.2擴散焊工藝3.3擴散焊設備3.4常用材料的擴散焊綜合知識模塊

3.1擴散焊概述3.1.1擴散焊的基本原理3.1.2擴散焊的特點及分類3.1.3擴散焊的應用范圍擴散焊（diffusionwelding，DFW）是將緊密接觸的焊件置于真空或保護氣氛中，并在一定溫度和壓力下保持一段時間，使接觸界面之間的原子相互擴散而實現(xiàn)可靠連接的一種固相焊接方法。3.1擴散焊概述3.1.1擴散焊的基本原理擴散焊時，把兩個或兩個以上的焊件緊壓在一起，置于真空或保護氣氛中，加熱至母材熔點以下某個溫度，然后對其施加壓力，使其表面的氧化膜破碎，表面微觀凸起處發(fā)生塑性變形和高溫蠕變而達到緊密接觸，激活界面原子之間的擴散，在若干微小區(qū)域出現(xiàn)界面間的結(jié)合。再經(jīng)過一定時間的保溫，這些區(qū)域進一步通過原子相互擴散不斷擴大。當整個連接界面均形成金屬鍵結(jié)合時，則完成了擴散焊接過程。擴散焊焊縫的形成過程可分為以下三個階段：第一階段是物理接觸階段；第二階段是相互擴散和反應階段；第三階段是接合層的成長階段。3.1.1擴散焊的基本原理擴散焊接過程的三個階段并沒有明確的界限，而是相互交叉進行的，甚至有局部重疊，很難準確確定其開始與終止時間。焊接區(qū)域經(jīng)蠕變、擴散、再結(jié)晶等過程而最終形成固態(tài)冶金結(jié)合，可以形成固溶體及共晶體，有時也可能生成金屬間化合物，從而形成可靠的擴散焊。3.1.1擴散焊的基本原理3.1.2擴散焊的特點及分類擴散焊的優(yōu)點：擴散焊時因基體不過熱、不熔化，可以在不降低焊件性能的情況下焊接幾乎所有的金屬或非金屬。擴散焊接頭質(zhì)量好，其顯微組織和性能與母材接近或相同，在焊縫中不存在熔化焊缺陷，也不存在過熱組織和熱影響區(qū)。焊件精度高、變形小。擴散焊的優(yōu)點：可以焊接大斷面的接頭；可以焊接結(jié)構(gòu)復雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件；能對組裝件中許多接頭同時實施焊接。3.1.2擴散焊的特點及分類擴散焊的缺點：

焊件表面的制備和裝配質(zhì)量的要求較高，特別對接合表面要求嚴格。焊接熱循環(huán)時間長，生產(chǎn)率低。每次焊接快則幾分鐘，慢則幾十小時。對某些金屬會引起晶粒長大。設備一次性投資較大，且焊接工件的尺寸受到設備的限制，無法進行連續(xù)式批量生產(chǎn)。3.1.2擴散焊的特點及分類擴散焊的分類：根據(jù)被焊材料的組合方式和加壓方式的不同，擴散焊可以分成：同種材料擴散焊、異種材料擴散焊、加中間層的擴散焊、過渡液相擴散焊、超塑性成形擴散焊、熱等靜壓擴散焊等。

3.1.2擴散焊的特點及分類3.1.3擴散焊的應用范圍擴散焊應用領(lǐng)域：適宜于焊接特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)，這樣的材料和結(jié)構(gòu)在宇航、電子和核工業(yè)中應用很多，因而擴散焊在這些工業(yè)部門中的應用很廣泛。鈦合金典型結(jié)構(gòu)的超塑性擴散連接

3.2擴散焊工藝3.2.1焊前準備3.2.2擴散焊工藝參數(shù)的選擇3.2.1焊前準備一、擴散焊的接頭形式設計

二、焊件表面的制備與清理

三、中間層材料及選擇

一、擴散焊的接頭形式設計

擴散焊接頭的形式比熔化焊類型多，可進行復雜形狀的接合，如平板、圓管、中空、T形及蜂窩結(jié)構(gòu)均可進行擴散焊。二、焊件表面的制備與清理

待焊表面狀態(tài)對擴散焊接過程和接頭質(zhì)量的影響很大，特別是固態(tài)擴散焊，必須在裝焊前對焊件表面進行認真準備，其表面準備包括：加工符合要求的表面粗糙度、平面度，去除表面的氧化物，消除表面的氣、水或有機物膜層。1．表面機械加工

2．表面凈化處理

三、中間層材料及選擇

為了促進擴散焊過程的進行，降低擴散焊溫度、時間、壓力和提高接頭性能，擴散焊時可在待焊接材料之間插入中間層。1．中間層材料的特點

2．中間層的選用3．阻焊劑

1．中間層材料的特點

1）容易發(fā)生塑性變形；含有加速擴散的元素，如B、Be、Si等。2）物理化學性能與母材的差異較被焊材料之間的差異小；不與母材發(fā)生不良冶金反應，如產(chǎn)生脆性相或共晶相。3）不會在接頭處引起電化學腐蝕問題。2．中間層的選用

可采用箔、粉末、鍍層、離子濺射和噴涂層等多種形式。厚度一般為幾十微米，利于縮短均勻化擴散的時間。過厚的中間層焊后會以層狀殘留在界面區(qū)，影響接頭的物理、化學和力學性能。中間層厚度在30~100μm時，以箔片的形式夾在待焊接表面間。3．阻焊劑

擴散焊時為了防止壓頭與焊件或焊件之間某些區(qū)域被擴散焊粘接在一起，需加阻焊劑。1）熔點或軟化點應高于焊接溫度；2）具有較好的高溫化學穩(wěn)定性，在高溫下不與焊件、夾具或壓頭發(fā)生化學反應；3）不釋放有害氣體污染附近的待焊接表面，不破壞保護氣氛或真空度。3.2.2擴散焊工藝參數(shù)的選擇擴散焊工藝參數(shù)主要有溫度、壓力、時間、氣氛環(huán)境，這些因素之間相互影響、相互制約，在選擇焊接參數(shù)時應綜合考慮。一、選擇工藝參數(shù)的基本原則

二、工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響

一、選擇工藝參數(shù)的基本原則

正確選擇擴散焊參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)接頭的重要保證。1材料的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和顯微組織，它們對擴散速率有很大的影響。2母材能產(chǎn)生超塑性時，擴散焊就容易進行。3增加擴散速率的另一個途徑是合金化，確切地說是在中間層合金系中加入高擴散系數(shù)的元素。二、工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響

1.焊接溫度

2.焊接壓力

3．擴散焊接時間

4.環(huán)境氣氛

5.表面狀態(tài)

3.3擴散焊設備3.3.1擴散焊設備的分類與組成3.3.2典型擴散焊設備及其技術(shù)參數(shù)3.3.1擴散焊設備的分類與組成一、擴散焊設備的分類

二、擴散焊設備的組成

一、擴散焊設備的分類

1．按照真空度分類2．按照熱源類型和加熱方式分類3．其他分類方法1．按照真空度分類根據(jù)工作空間所能達到的真空度或極限真空度，可以把擴散焊設備分為四類，即低真空（0.1Pa以上）、中真空（0.lPa～10-3Pa）、高真空（＜10-5Pa）焊機和低壓、高壓保護氣體擴散焊機。根據(jù)焊件在真空中所處的情況，可分為焊件全部處在真空中的焊機和局部真空焊機。2．按照熱源類型和加熱方式分類根據(jù)擴散焊時所應用的加熱熱源和加熱方式，可以把焊機分為感應加熱、輻射加熱、接觸加熱、電子束加熱、輝光放電加熱、激光加熱、光束加熱等。在實際中應用最廣的是高頻感應加熱和電阻輻射加熱兩種方式。3．其他分類方法根據(jù)真空室的數(shù)量，可以將擴散焊設備分為單室和多室兩大類；根據(jù)真空焊接的工位數(shù)（傳力桿的數(shù)量），又可分為單工位和多工位焊機；根據(jù)自動化程度，可分為手動、半自動和自動程序控制三類。二、擴散焊設備的組成擴散焊接設備一般包括：1．加熱系統(tǒng)

2．加壓系統(tǒng)

3．保護系統(tǒng)

4．控制系統(tǒng)

1．加熱系統(tǒng)按加熱方式分為感應加熱、輻射加熱、接觸加熱等。常采用感應加熱或電阻輻射加熱方法對焊件進行局部或整體加熱。高頻感應擴散焊接設備采用高頻電源加熱，工作頻率為60～500kHz

。電阻加熱真空擴散焊設備采用電阻輻射加熱，加熱體可選用鎢、鉬或石墨等材料。2．加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)分為液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、熱膨脹加壓等。在自動控制壓力的擴散焊設備上一般裝有壓力傳感器，以此實現(xiàn)對壓力的測量和控制。目前大多數(shù)擴散焊設備采用液壓和機械加壓系統(tǒng)。2．加壓系統(tǒng)

為了使被焊件之間達到緊密接觸，擴散焊時要施加一定的壓力。高溫下材料的屈服強度降低，為避免焊件的整體變形，加壓只是使接觸面產(chǎn)生微觀的局部變形。對于一般的金屬材料，擴散焊接所施加的壓力較小，壓力范圍為1～100MPa。對于陶瓷、高溫合金等難變形的材料，或加工表面粗糙度較大，當擴散焊溫度較低時，才采用較高的壓力。3．保護系統(tǒng)保護系統(tǒng)可以是真空或置于惰性氣體之中。目前擴散焊設備一般采用真空保護。真空系統(tǒng)通常由擴散泵和機械泵組成。機械泵能達到1.33×10-3Pa的真空度，加擴散泵后可以達到1.33×10-4～1.33×10-6Pa的真空度，幾乎可以滿足所有要求。4．控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)溫度、壓力、真空度及時間的控制，少數(shù)設備還可以實現(xiàn)位移測量及控制。溫度測量采用鎳鉻一鎳鋁、鎢一銠、鉑一鉑銠等熱電偶，測量范圍為20～2300℃，控制精度范圍為土(5～10)℃。壓力的測量與控制通常是通過壓力傳感器進行的。3.3.2典型擴散焊設備及其技術(shù)參數(shù)一、電阻輻射加熱真空擴散焊設備二、感應加熱擴散焊設備

三、超塑成形—擴散焊接設備四、熱等靜壓擴散焊設備一、電阻輻射加熱真空擴散焊設備美國WorkhorseⅡ型真空擴散連接設備

二、感應加熱擴散焊設備

三、超塑成形—擴散焊接設備

四、熱等靜壓擴散焊設備近年來，為了制備致密性高的陶瓷及精密形狀的構(gòu)件，熱等靜壓（簡稱HIP)設備逐漸引起行業(yè)的重視。在高溫施焊的同時，對工件施加很高的壓力，以增加致密性或獲得所需的構(gòu)件形狀。一般采用全方位加壓，壓力最高可達200MPa。該設備可用于粉末冶金、鑄件缺陷的愈合、復合材料制備、陶瓷燒結(jié)及精密復雜構(gòu)件的擴散焊等。3.4常用材料的擴散焊3.4.1同種材料的擴散焊3.4.2異種金屬材料的擴散焊接3.4.3陶瓷材料的擴散焊3.4.1同種材料的擴散焊一、鈦合金的擴散焊

二、鎳合金的擴散焊

三、高溫合金的焊接

一、鈦合金的擴散焊

鈦合金采用擴散焊，接頭性能優(yōu)于常規(guī)熔焊。鈦合金在擴散焊時無需對焊件表面進行特殊的準備和控制。鈦合金能吸收大量的O2、H2和N2等氣體，故不宜在H2和N2氣氛中進行擴散焊，應在真空狀態(tài)或氬氣保護下進行。鈦合金應用最普遍的焊接方法是超塑成形擴散焊接（SPF/DB），所選擇的溫度與通常擴散焊接所用的溫度基本相同，但須注意壓力與時間要匹配選擇。一、鈦合金的擴散焊

鈦合金常用焊接參數(shù)為：加熱溫度在1123～1273K范圍內(nèi)選取，保溫時間在1～4h范圍內(nèi)選取，壓力在2～5MPa范圍內(nèi)選取，真空度1.33×10-3Pa以上或在氬氣保護下焊接。對于大面積鈦合金擴散焊，可采用加中間層進行擴散釬焊，中間層主要采用Ag基釬料、Ag-Cu釬料、Ti基釬料。由于Cu基釬料和Ni基釬料容易和Ti發(fā)生反應，形成金屬間化合物，一般不作為中間層或釬料使用。一、鈦合金的擴散焊

二、鎳合金的擴散焊

鎳合金具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕及耐磨損等性能，其熔焊時焊接性差，接頭韌性遠低于母材，因此較多地應用擴散焊實現(xiàn)連接。鎳合金表面含有Ti和A1的氧化膜，比較穩(wěn)定，須仔細地進行焊接表面準備；在焊接過程中，嚴格控制氣氛，防止表面污染，通常還需要純鎳或鎳合金作中間層。鎳合金擴散焊接的參數(shù)：加熱溫度1093～1204℃，保溫時間10～120min，壓力2.5～15MPa，真空度1.33×10-2Pa以上。三、高溫合金的焊接各類高溫合金如機械化型高溫合金、含高A1、Ti的鑄造高溫合金等幾乎都可以采用固相擴散焊接。高溫合金中含有Cr、Al等元素，表面氧化膜很穩(wěn)定，難以去除，焊前必須嚴格加工和清理，甚至要求表面鍍層后才能進行固相擴散焊。3.4.2異種金屬材料的擴散焊接一、鋼與鋁、鈦、銅、鉬的擴散焊

二、銅與鋁、鈦、鎳、鉬的擴散焊

一、鋼與鋁、鈦、銅、鉬的擴散焊

1.鋼與鋁的擴散焊2．鋼與鈦的擴散焊接

3．鋼與銅及銅合金擴散焊接

4．不銹鋼與鉬擴散焊

1.鋼與鋁的擴散焊鋼與鋁及鋁合金進行擴散焊的主要問題是焊接界面附近易形成Fe-Al金屬間化合物，使接頭強度下降。可采用增加中間過渡層的方法獲得牢固的接頭。一般可選用Cu和Ni。合金元素Mg、Si及Cu對鋼與鋁擴散焊接頭的強度影響很大。2．鋼與鈦的擴散焊接采用擴散焊方法焊接鋼與鈦及鈦合金時，應添加中間層或復合填充材料。中間層材料一般是V、Nb、Ta、Mo、Cu等，復合填充材料有：V+Cu、Cu+Ni、V+Cu+Ni以及Ta和青銅等。3．鋼與銅及銅合金擴散焊接鋼與銅及銅合金擴散焊時，加熱溫度750℃、保溫時間20～30min的條件下實施擴散焊，通過金相分析可觀察到擴散焊接頭中有共晶體。鋼與銅擴散焊的焊接參數(shù)為：加熱溫度900℃，保溫時間20min，壓力5MPa，真空度1.33×10-2～1.33×10-3Pa。為了提高鋼與銅及銅合金擴散焊接頭的強度，可采用Ni作中間過渡層。4．不銹鋼與鉬擴散焊

不銹鋼（1Cr18Ni9Ti和1Cr13)與鉬擴散焊能獲得質(zhì)量穩(wěn)定的接頭。可采用添加中間層，中間層材料一般為Ni或Cu。二、銅與鋁、鈦、鎳、鉬的擴散焊

1．銅和鋁擴散焊接2．銅與鈦的擴散焊

3．銅與鎳的擴散焊4．銅與鉬的擴散焊

1．銅和鋁擴散焊接銅和鋁擴散焊時，影響接頭質(zhì)量和焊接過程穩(wěn)定的主要因素有：加熱溫度、焊接壓力、保溫時間、真空度和焊件的表面準備等。焊前焊件表面須進行精細加工、磨平和清洗去油，去除鋁材表面的氧化膜，使其表面盡可能潔凈和無任何雜質(zhì)。根據(jù)銅與鋁擴散焊接頭的顯微硬度測定結(jié)果，銅側(cè)過渡區(qū)中可能產(chǎn)生了金屬間化合物。銅和鋁擴散焊的焊接參數(shù)應根據(jù)實際情況確定。對于真空電器元件，其焊接參數(shù)為：加熱溫度500～520℃，保溫時間10～15min，壓力6.8～9.8MPa，真空度6.66×10-3Pa。當壓力為9.8MPa時，擴散焊接頭的界面結(jié)合率可達到100%。2．銅與鈦的擴散焊

銅與鈦的擴散焊可采用直接擴散焊或加中間層的擴散焊方法，前者接頭強度低，后者強度高，并有一定塑性。銅與鈦之間不加中間層直接擴散焊時，為了避免金屬間化合物的生成，焊接過程應在短時間內(nèi)完成。銅與純鈦TA2直接擴散焊的焊接參數(shù)是：加熱溫度850℃，保溫時間l0min，壓力4.9MPa，真空度1.33×10-5Pa。3．銅與鎳的擴散焊采用擴散焊方法焊接銅與鎳及鎳合金的焊接結(jié)構(gòu)，是真空器件制造中應用較為廣泛的一種焊接工藝。由于銅與鎳及鎳合金具有較好的塑性，而且在相互擴散的過程中均能獲得連續(xù)的固溶體，使焊接接頭質(zhì)量提高。4．銅與鉬的擴散焊填加中間層Ni的銅與鉬擴散焊的焊接參數(shù)為：加熱溫度800～950℃，保溫時間10～15mim，壓力19～23MPa，真空度1.33×10-4Pa。銅與鋁擴散焊還可以采用鍍層的方法，在鋁表面鍍上一層厚度為7～14μm的鎳層，然后再進行真空擴散焊，能獲得強度較高的擴散焊接頭。3.4.3陶瓷材料的擴散焊陶瓷材料擴散焊的主要優(yōu)點是：焊接強度高，尺寸容易控制，適合于焊接異種材料；不足之處是焊接溫度高、時間長且須在真空下進行，成本高，試件尺寸和形狀受到限制。陶瓷材料擴散焊的方法有：①同種陶瓷材料直接焊接。②用另一種薄層材料焊接同種陶瓷材料。③異種陶瓷材料直接焊接。④用第三種薄層材料焊接異種陶瓷材料。3.4.3陶瓷材料的擴散焊一、陶瓷與金屬材料擴散焊的主要問題

二、陶瓷與金屬材料的擴散焊工藝

一、陶瓷與金屬材料擴散焊的主要問題1．界面存在很大的熱應力

2．容易生成脆性化合物3．界面化合物很難進行定量分析

二、陶瓷與金屬材料的擴散焊工藝

陶瓷與金屬的擴散焊時，首先要求被焊接的表面非常平整和潔凈，焊接可在真空中，也可在氫氣氛中進行。由于陶瓷的硬度與強度較高，不易發(fā)生變形，所以擴散焊時還須施加壓力（壓力為0.1～15MPa），焊接溫度高（通常為金屬熔點的90%），焊接時間長于其他焊接方法。1．加熱溫度加熱溫度對擴散過程的影響最顯著，焊接陶瓷與金屬時溫度一般達到金屬熔點的90%以上。用厚度0.5mm的鋁作中間層焊接鋼與氧化鋁陶瓷時，擴散焊接頭的抗拉強度隨著加熱溫度的升高而提高。陶瓷與金屬擴散焊接頭的抗拉強度與金屬的熔點有關(guān)，在氧化鋁陶瓷與金屬的擴散焊時，金屬熔點提高，接頭抗拉強度增大。2．保溫時間保溫時間對擴散焊接頭強度的影響也有同樣的趨勢，抗拉強度（σb）與保溫時間（t）的關(guān)系為：σb＝B0t1/2，其中B0為常數(shù)。保溫時間對接頭抗拉強度的影響

保溫時間對SiC/Nb/18-8接頭抗剪強度的影響

3．焊接壓力

擴散焊過程中施加壓力是為了使接觸界面處產(chǎn)生塑性變形，減小表面不平度和破壞表面氧化膜，增加表面接觸，為原子擴散提供條件。壓力較小時，增大壓力可以使接頭強度提高。壓力對接頭抗剪強度的影響

4.界面結(jié)合狀態(tài)

表面粗糙度對擴散焊接頭強度的影響十分顯著，表面粗糙會導致陶瓷／金屬界面產(chǎn)生局部應力集中而易引起脆性破壞。固相擴散焊陶瓷與金屬時，陶瓷與金屬界面會發(fā)生反應形成化合物，所形成的化合物種類與焊接條件（如溫度、表面狀態(tài)、雜質(zhì)類型與含量等）有關(guān)。5．中間層的選擇

陶瓷與金屬直接用擴散焊焊接有困難時，可以采用加中間層的方法。中間層的選擇很關(guān)鍵，選擇不當會引起接頭性能的惡化。中間層可以直接使用金屬箔片，也可以采用真空蒸發(fā)、離子濺射、化學氣相沉積（CVD）、噴涂、電鍍等，還可以采用燒結(jié)金屬粉末法、活性金屬化法，金屬粉末或釬料等均可實現(xiàn)擴散焊。第四單元摩擦焊4.1摩擦焊概述4.2傳統(tǒng)摩擦焊工藝與設備4.3攪拌摩擦焊綜合知識模塊

4.1摩擦焊概述4.1.1摩擦焊的基本原理4.1.2摩擦焊的分類及特點4.1.3摩擦焊的應用4.1摩擦焊概述摩擦焊（frictionwelding，F(xiàn)RW）是利用焊件接觸端面相對運動中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種固相焊接方法。4.1.1摩擦焊的基本原理4.1.2摩擦焊的分類及特點一、摩擦焊的分類

二、常規(guī)摩擦焊方法三、摩擦焊的特點

一、摩擦焊的分類摩擦焊方法的種類很多，其分類方法通常有兩種:一是根據(jù)焊件的相對運動形式分類；二是按焊接過程的工藝特點分類1．按焊件相對運動形式進行分類

1）焊件繞軸旋轉(zhuǎn)：連續(xù)驅(qū)動摩擦焊、慣性摩擦焊、混合型旋轉(zhuǎn)摩擦焊、相位控制摩擦焊等；2）焊件不運動：徑向摩擦焊、攪拌摩擦焊；3）其他運動形式：摩擦堆焊、線性摩擦焊、軌道摩擦焊等。2．按焊接工藝特點進行分類

1）根據(jù)界面溫度可分為普通(高溫)摩擦焊、低溫摩擦焊、超塑性摩擦焊和氣體保護摩擦焊；2）根據(jù)工藝措施可分為感應加熱摩擦焊、導電加熱摩擦焊和封閉摩擦焊；3）復合運動可分為釬層摩擦焊、嵌入式摩擦焊和第三體摩擦焊。