精密焊接主要包括:激光焊接、电子束焊接、扩散焊接和焊熔近净成形技术。
激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面,使辐射作用区表面的金属“烧熔”黏合而形成焊接接头。激光焊接的本质特征是基于小孔效应的焊接。为产生小孔,激光功率密度应足够高,小孔深度即为焊接熔深。随着工件相对光束的移动,小孔保持稳定并在材料中移动,小孔周围为泪滴状的溶池所包围。小孔内充满金属蒸气形成的等离子体,这个具有一定压力的等离子体还向工件表面空间 喷发,在小孔之上,形成一定范围的等离子云。
电子束焊接是在真空条件下,利用聚焦后被加速的能量密度极高的电子束,以极高速度冲击到工件表面极小面积上。在极短的时间内,其能量大部分转变为热能,从而引起材料的局部熔化,达到焊接的目的。
加工装置由四大基本系统组成:电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统。电子枪是用来发射高速电子流并加以初步聚集的系统。真空系统作用是保证真空室所需的真空度。因为电子只有在高真空下才能高速运动。同时阻止发射阴极不至于在高温下被氧化。控制系统作用是控制电子束大小、方向以及工作台移动等。电子柬加工对电源系统要求很高。
电子束焊接时,控制电子束能量密度,使焊件焊接头处的金属熔融,在电子束连续不断地轰击下,形成一个被熔融金属环绕着的毛细管状的蒸汽管,如果焊件按一定速度沿着焊件接缝与电子束作相对移动,则接缝上的蒸汽管由于电子束的离开而重新凝固,使焊件的整个接缝形成一条焊缝。电子束焊接可以焊接几乎所有用熔焊方法可焊的金属材料,它可焊接难熔金属、化学性能活泼的金属;可焊接很薄的工件,也可焊接几百毫米厚的工件;还可焊接用一般焊接方法难以完成的异种金属焊接。
扩散焊是一种可以连接物理、化学性能差别很大的异种材料的固态连接方法。如陶瓷与金属,并可连接截面形状和尺寸差异大的材料,以及连接经过精密加工的零部件而不影响其原有精度。
焊熔近净成形技术是一种新发展的快速零件(原型)制造技术。其实质是采用成形熔化制成全部由焊缝组成的零件。通常可采用已经成熟的焊接技术,按照零件的需求连续逐层堆焊,直至达到零件的最终尺寸。这种方法的优越性在于:新制物件尺寸、形状几乎不受限制,已制成最大外径达5.8 m、重500 t的部件;其金属材料利用率高;由于接近净成形,只需少量加工即可;焊接材料用率达80%以上,化学成分均匀,冲击韧变、断裂韧变均显著改善。
这种新型焊接成形适用于大型,对材料有特殊要求或对形状有一定要求的场合,特别适用于零件原型的开发,在未来制造业中有一定的位置。