专题二十六 认识高能束焊和焊接机器人（教案）-浙江省职教高考《焊接方法与工艺》专题复习讲练测

专题二十六.认识高能束焊和焊接机器人（讲义）-《焊接方法与工艺》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.真空电子束焊的原理、特点及应用：了解真空电子束焊是一种通过加热和熔化工件来实现焊接的高能束焊技术，掌握其原理、特点以及在航天、航空等领域的应用实例。 2. 激光焊的原理、特点及应用：掌握激光焊的原理，即利用激光束的高能量密度瞬间熔化工件表面实现焊接的方法，了解其特点以及在汽车、电子、医疗等领域的应用情况。 3. 激光切割的特点及应用：了解激光切割的特点，包括高精度、高速度、无接触等，同时掌握其在金属加工、装备制造等领域广泛应用的案例。 4. 焊接机器人的特点：了解焊接机器人相比传统手工焊接具有的优势，如灵活性、高效率、高精度等，并能够辨识出其在工业生产中的重要性。 5. 焊接机器人的构造和操作：了解焊接机器人的基本构造，包括机器人臂、控制系统、感知器件等组成部分，并掌握焊接机器人的基本操作流程，如编程、路径规划、安全措施等。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、真空电子束焊 1.真空电子束焊原理 电子束是从电子枪中产生的，电子枪的阴极通电加热到高温而发射出大量电子，电子在加速电压的作用下达到0.3～0.7倍的光速，经电子枪静电透镜和电磁透镜的作用，汇聚成一束能量(动能)极大的电子束。这种电子束以极高的速度撞击焊件的表面，电子的动能转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。强烈的金属气流将熔化的金属排开，使电子束继续撞击深处的固态金属，很快在焊件上“钻”出一个锁形小孔(匙孔)。小孔被周围的液态金属包围，随着电子束与焊件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部逐渐冷却、凝固形成焊缝。 2.真空电子束焊的特点及应用 真空电子束焊与其他焊接方法相比，具有如下优点： 1)电子束功率密度很高，为电弧焊的5000～10000倍，所以焊接速度快，又因焊接时的电子束电流很小，焊接的热影响区和变形极小。 2)电子束穿透能力强，焊缝深宽比大，深宽比可达50：1，而焊条电弧焊的深宽比约为1:1.5；埋弧焊约为1：1.3。 3)真空环境下焊接，不仅可防止熔化金属受到氢、氧、氮气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化。 4)真空电子束焊能焊接用其他焊接工艺难于或根本不能焊接的形状复杂的焊件，能焊接特种金属、难熔金属和某些非金属材料，也适用于异种金属以及金属与非金属间的焊接及热处理后的零件与缺陷的修补。 真空电子束焊的主要缺点是设备复杂，成本高，使用维护较困难，对接头装配质量要求严格及需要防护X射线等。 二、激光焊与激光切割 激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法，是当今先进的制造技术之一。 1.激光焊的原理 激光与普通光不同，它具有能量密度高(可达10°～10W/cm?)、单色性好与方向性强的特点。激光焊就是利用激光器产生的单色性、方向性非常高的激光束，经过光学聚焦后，把其聚焦到直径10μm的焦点上，能量密度达到10°W/cm以上，通过光能转变为热能，从而熔化金属进行焊接。 2.激光焊的特点及应用 1)能准确聚焦为很小的光束(直径10μm)，焊缝极为窄小，变形极小，热影响区极窄。 2)功率密度高，加热集中，可获得深宽比大的焊缝(目前已达12:1)不开坡口单道焊钢板的厚度达50mm。 3)焊接过程非常快，焊件不易氧化。另外，不论是在真空、保护气体或空气中焊接，效果几乎是相同的，即能在任何空间进行焊接。 4)激光焊的不足之处是设备的一次性投资大，设备较复杂，对高反射率的金属直接进行焊接较困难。 3.激光切割的特点及应用 激光切割是激光在材料加工中一个新的应用领域，是一种新型的切割方法，与氧乙炔切割相比，激光切割的切口狭小，切割速度高，母材的热影响区小，材料变形小，因此，可以进行材料的精密切割。除此而外，对氧乙炔焰难以切割的不锈钢、钛、铝、铜、错及其合金等材料均可采用激光切割，甚至对木材、纸、布、塑料、橡胶以及岩石、混凝土等非金属材料也能进行切割，而且均有较好的工艺性能。 三、焊接机器人 焊接机器人是20世纪60年代后期迅速发起来的，目前在工业发达的国家已进入实际应用阶段。它可以应用在电弧焊、电阻焊、切割及类似的工艺方法中，如用焊接机器人来取代有毒、有尘、高温作业的焊条电弧焊等。经常应用的范围还包括结构钢和铬镍钢的CO。气体保护电弧焊、活性气体保护电弧焊；铝及特殊合金的熔化极惰性气体保护电弧焊；铬镍钢和铝的加焊丝和不加焊丝的钨极惰性气体保护电弧焊；埋弧焊；激光焊和激光割。 四、焊接机器人的特点 1)焊接质量的稳定和提高易于实现，保证其均一性。 2)提高生产率，在一天内可24h连续生产。 3)改善焊工劳动条件，可在有害环境下长期工作。 4)降低对工人操作技术难度的要求。 5)缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。 6)