【摘 要】目前国内的先进焊接技术主要包括电子束焊、激光焊和搅拌摩擦焊这3种，而且主要应用于航空航天、汽车、核工业等关键领域。随着技术进步与产业升级，作为将来焊接的发展趋势，这些技术势必要被用于普通行业。但由于该技术投资大、成本高，那就要求这些技术能够集成化和信息化，以拓展他们的使用空间，以便于将来能够广泛应用于各行各业，降低制造成本，提升产品竞争力。
【关键词】先进焊接技术；电子束焊；激光焊；搅拌摩擦焊
The Development Status and Trends of Advanced Welding Technology
ZHANG Jing
（Tianjin Vocational College of Mechanics and Electricity， Tianjin， 300131， China）
【Abstract】The current domestic advanced welding technology mainly includes the electron beam welding， laser welding and friction stir welding. It is mainly applied in the automobile， aerospace， nuclear industry and other key areas. Along with the technical progress and industrial upgrading， as the future development trend of the technology of welding， they are used for general industry by necessity. But because of the large investment， high cost， so that requires these techniques can be integrated and information to expand their use of space. So they can be widely applied to all walks of life， reduce manufacturing cost， enhance the competitiveness of products in the future.
【Key words】Advanced welding technology；Electron beam welding；Laser welding and friction stir welding
相比于传统的焊接技术，目前在焊接行业所指的先进焊接技术主要包括激光焊、电子束焊和搅拌摩擦焊这3种焊接技术。本文将就这3种技术做一个简要的讨论。
1 先进焊接技术应用领域
1.1 在航空领域的应用
目前各国在飞机制造、航空航天等领域广泛使用这几项技术。尤其在飞机制造领域，作为下一代飞机制造的主要连接方法，先进焊接技术替代铆接技术已经成为了趋势。首先是航空航天材料的革新。高性能、多功能、复合化和高环境相容性是未来航空材料的发展趋势。随着科技的发展和对飞机、太空船等使用要求的提高，飞机机体和发动机材料结构经历了4个阶段的发展，正在跨入第五阶段即机体材料结构为复合材料、铝合金、钛合金、钢结构（以复合材料为主）、发动机材料结构为高温合金、钛合金、钢、复合材料。飞机制造中采用了各种焊接技术。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过 50%，焊接的工作量已占发动机制造总工时的10% 左右。
激光焊广泛应用于航空航天制造业，特别是武器装备和飞行器结构制造中，如飞机大蒙皮的拼接、蒙皮与长衍的焊接、机身附件的装配（如腹鳍和襟翼的翼盒）、薄壁零件的制造（如进气道、波纹管 等）以及航空涡轮发动机叶片的修复、合金飞行舵翼焊接、燃料贮箱加强筋条激光焊代铆等。
作为一种精密焊接工艺，电子束焊接广泛用于航空航天工业多种零部件的加工中，如飞机的结构件（起落架、框、腹鳍等）和发动机转子部件、燃烧室机匣高压涡轮组件以及航空继电器及波纹管的焊接等。现在，电子束焊接技术已经成为大型飞机制造公司的标准配置，是制造飞机主、次承力结构件和机翼骨架的必选技术之一，也是衡量飞机制造水平的一把标尺。
搅拌摩擦焊在航空航天业的应用主要包括以下几个方面：机翼、机身、尾翼；飞机油箱；飞机外挂燃料箱；运载火箭、航天飞机的低温燃料筒；军用和科学研究火箭和导弹；熔焊结构件的修理等。
由以上资料可以看出，随着新材料、新技术的出现，在航空航天领域，先进焊接技术这逐渐取代传统制造技术而成为主流发展趋势。
1.2 在汽车制造领域的应用
电子束焊接主要用于变速箱齿轮、行星齿轮框架、后桥、汽缸、离合器、发动机增压器涡轮等部件的焊接。焊接热处理强化或冷作硬化的材料是，接头的力学性能不发生变化。同时，可以焊接内部需保持真空度的密封件、靠近热敏元件的焊件、形状复杂且精密的零部件，也可以同时施焊具有两层或多层接头的焊件，这种接头层与层之间可以间隔几十毫米。
激光焊技术主要用于车身拼焊、框架结构和零部件的焊件。激光拼焊是指在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光裁剪和拼装技术完成车身某一部位的制造。激光拼焊具有减少零件和模具数量，减少电焊数目，优化材料用量，减小零件重量，降低成本，提高车底刚度和制造精度等优点。激光焊接的零部件，无焊接变形，焊接速度快，不需要焊后热处理，激光焊接已广泛应用于变速器齿轮、车闸和保险杆。车门铰链等零部件的焊接。
目前，搅拌摩擦焊在汽车制造工业中的应用主要为：发动机引擎和汽车地方车身支架，汽车轮毂，液压成型管附件，汽车车门预成型件，轿车、旅行车、卡车、摩托车等的车体空间框架，载货车的尾部升降平台汽车起重器，汽车燃料箱，公共汽车，和机场运输车，铝合金电梯，铝合金汽车修理等。
2 技术创新的趋势
目前的设备主要用于航天、军工、船舶、交通等关系国计民生的行业，随着各种技术尤其是先进连接技术的创新，会逐渐进入到普通民用工业领域。有如下3个趋势：1、小型化。2集成化、3、信息化：
2.1 小型化
随着各种新技术的涌现和融合，这些应用于大型结构的设备将不断的小型化以适应普通的生产需求。同时还可以在同等工作要求下精简设备、降低成本，使普通的小企业也可以享受这种高效、优质的技术。激光辅助搅拌摩擦焊（LAFSW），就是在焊前通过激光进行辅助加工，得到满意效果，还可以加工非金属和不导电的材料，大大扩大了该技术的使用范围。同时，还可以将已有焊接技术进行嫁接，以期达到更佳效果。目前，已有文献称将等离子弧成功应用于搅拌摩擦焊的辅助工艺。
2.2 集成化
现在主流的先进焊接技术大部分都是独立运行，很少与其他的焊接技术一同使用。这一状况将逐步扭转。先进焊接技术固然设备庞大，运行复杂，但是如何能加大与其他技术的配合，如普通的焊接方法、焊接检测技术、表面处理技术等，将使该设备和技术有更广阔的应用空间，同时提高了生产效率。例如，在生产完成的同时就可完成检测等后续工作，一但发现问题可立刻纠正。这样就避免了重复操作带来的损失。
2.3 信息化
随着计算机技术的进一步应用与结合，将有着大量的实验数据和结论共大家参考。于是，我们可以基于网路信息的平台，运用诸如云计算一类的技术，建立庞大的经验数据库，使大家对先进焊接技术实现经验化的使用。整个行业共同针对该技术研发一套专业数据库，形成行业标准。使得对各种材料和各种工艺要求可以有不同的参数可供选择，具体如焊前处理、焊接参数、焊接检测与监控、焊后处理四个模块。使我国工业整体上水平，达到产业升级。
3 结语
焊接作为一种传统技术又面临着21世纪的挑战。一方面，材料作为21时间的支柱已显示出：5个方面的变化趋势，即从黑色金属向有色金属变化；从金属材料向非金属材料变化；从结构材料向功能材料变化；从多维材料向低维材料变化；从单一材料向复合材料变化。新材料的连接对焊接技术提出了更高的要求。另一方面，先进制造技术的蓬勃发展，正从信息化、集成化、系统化、柔性化等几个方面对焊接技术的发展提出了越来越高的要求。先进焊接技术将逐步实现上述要求，提升整个制造业水平。
【参考文献】
[1]李亚江，吴娜.先进焊接技术在航空航天领域中的应用[J].航空制造技术.2010 （9）.
[2]航空航天先进特种焊接技术应用调查报告[J].岩石航空制造技术.2010（9）：58.
[3]曹朝霞，主编.特种焊接技术[M].机械工业出版社，2010：8，31.
[4]徐滨士，刘世参，等.表面工程[M].机械工业出版社，2000，6.
[5]张晶.搅拌摩擦焊研究现状及创新设想[J].科技信息，2011，11.
[责任编辑：尹雪梅]
推荐访问： 发展现状 趋势 先进 焊接技术