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束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。属于高功率密度的热源有: 等离子弧、电子束、激光束及复合热源 激光束+Arc(TIG、MIG、Plasma)。
当前高能束流焊接被关注的主要领域是:①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型设备的研制,诸如,脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。
1、激光焊接的最新进展
1.1 新型激光器
(1)直流板条式(DC Slab)CO2激光器、(2) 二极管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半导体激光器、(5)准分子激光器。
1.2 激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式
以美国PRC公司为例,几年前,用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000W,而近期的主导产品是4000~6000W,6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35 mm和40 mm.
1.3 设备的智能化及加工的柔性化
尤其是对YAG激光,由于可用光纤传输,给加工带来了极大的方便。
其主要特点是:①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位(可达6个)加工。③光纤长度最长可达60m.④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。
1.4 束流的复合
最主要的是激光-电弧复合。深熔焊接时,熔池上方产生等离子体,复合加工时,激光产生的等离子体有利于电弧的稳定;复合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性;可增加焊接的稳定性和可靠性;通常,激光加丝焊是很敏感的,通过与电弧的复合,则变的容易而可靠。
激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA.通过激光与电弧的相互影响,可克服每一种方法自身的不足,进而产生良好的复合效应。
GMA 成本低,使用填丝,适用性强,缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝,焊速高、热输入低,但投资高,对工件制备精度要求高,对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在:电弧增加了对间隙的桥接性,其原因有二:一是填充焊丝,二是电弧加热范围较宽;电弧功率决定焊缝顶部宽度;激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力,使电弧更稳定;激光功率决定了焊缝的深度;更进一步讲,复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。
从能量观点看,激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应,一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度;二是两热源相互作用的叠加效应。
GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。
Laser -TIG Hybrid可显著增加焊速,约为TIG焊接时的2倍;钨极烧损也大大减小,寿命增加;坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接,与激光单弧复合焊相比,焊接速度可增加约1/3,线能量减小25%.
英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是:提高焊接速度和熔深;由于电弧加热,金属温度升高,降低了金属对激光的反射率,增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上,还要在12 000W CO2 激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行,并为机器人进行PALW打基础。
1.5 激光、工件与保护气体相互作用的研究
1.6 铝合金的激光焊接
铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的反射率以及导热性好,难以达到蒸发温度、难于诱导小孔的形成(尤其是对Mg含量比较小时)以及容易产生气孔。提高吸收率的措施除了表面化学改性(如阳极氧化)、表面镀层、表面涂层等外,也有用激光-TIG、激光-MIG的报道,其中MIG- DC electrode position方法由于表面的清理作用强和加丝的合金化作用效果为好。
最近,比利时的L Cretteur和法国的S Marya对6061铝合金进行了混合气和焊剂的CO2激光焊。在给定的试验条件下表明:70%He+30%Ar、气流方向与焊接方向相反时效果为好;针对穿透焊接时焊缝背面容易产生下垂缺陷,采用75% LiF+25%LiCl的焊剂,起到了祛除氧化、改善熔化金属与背面母材的接合,使背面焊缝具有“上翘”效应,在较宽的参数区间内形成了规整的焊道。对6061铝合金的焊接表明,焊缝强度可达到母材的90%.
1.7 激光熔覆
激光熔覆与其它表面改性方法相比,加热速度快、热输入少,变形极小;结合强度高;稀释率低;改性层厚度可精确控制,定域性好、可达性好、生产效率高。
激光熔覆除用于民品外,英、美等国也已用于航空机发动机Ni基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修复。
2、电子束焊接和等离子弧焊接的最新进展
国外电子束焊接发展可归结为:超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子束流特性诊断、束流与物质作用机制研究以及非真空电子束焊设备及工艺的研究等。
在日本,加速电压600kV、功率300kW的超高压电子束焊机已问世,一次可焊200 mm的不锈钢,深宽比达70:1.
日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上,通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷;日本采用双抢实现了薄板的超高速焊接,反面无飞溅,成形良好。
法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊接机也颇引人关注。
关于非真空电子束焊接,德国实现了母材为Al Mg0.4 Si1.2的旋转件的填丝焊接,加丝材料为AlMg4.5Mn,送丝速度35m/min,焊接速度高达60m/min.该研究在斯图加特大学的25kW电子束焊机上完成。
非真空电子束焊接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/小时。
最近,德国和波兰的学者共同研制了真空电子束焊接时安装于真空室中的非接触测温装置,测量点最小直径1.8 mm,主要用于陶瓷和硬质合金的钎焊,该装置可排除随机的热流的干扰,测量精度高。
在等离子弧焊接方面,变极性等离子弧焊以及铝合金穿孔等离子立焊是关注点之一。
3、国内高能束流焊接现状
在国内,高能束流焊接越来越引起更多相关人士诸如焊接、物理、激光、材料、机床、计算机等工作者的关注。国内在设备水平上,与国外有一定差距,但在工艺研究上,水平则较为接近,甚至在某些方面还有自己的特色。
3.1 激光焊接
在设备生产与研究上,主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。
国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光-电弧复合热源的应用、激光堆焊等。清华大学从声和电的角度,分析了熔透状态的声信号,提出了激光焊接等离子体的等效电路及电特性数学模型;在抑制等离子体的负面效应方面,清华大学张旭东、陈武柱等提出了侧吸法;国家产学研激光技术中心的肖荣诗、左铁钏提出了双层内外圆管吹送异种气体法;西北工业大学的刘金合提出了外加磁场法。
3.2 电子束焊接
我国自行研制电子束焊机始于1960年代,至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台,并形成了一支研制生产的技术队伍,能为国内市场提供小功率的电子束焊机。
近年来,出现了关键部件(电子枪,高压电源等)引进、其它部件国内配套的引进方式,这种方式的优点是:设备既保持了较高的技术水平,又能大大降低成本,同时还能对用户提供较完善的售后服务。
目前,以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额;我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平,而价格仅为国外同类产品的1/4左右,有明显的性能价格比优势。
在机理及工艺研究上,北京航空工艺研究所、北京航空航天大学、天津大学、上海交通大学、西北工业大学、中国科学电工所、桂林电器科学研究所、西安航空发动机公司、航天材料及工艺研究所开展的工作涉及熔池小孔动力学、电子束钎焊、接头疲劳裂纹扩展行为、接头残余应力、填丝焊接、局部真空焊接时的焊缝轨迹示教等。
3.3 等离子弧焊接
黑潮主板三大特色亮剑
特色一:价格低廉
黑潮主板自面世以来一直凭借突出的性价比得到不少DIY玩家的认可与推崇,其中尤以首款P35芯片组主板、499元的黑潮BI-100表现最为抢眼。诱人的价格、实在的功能和良好的超频能力代表了黑潮主板的整合优势。如今定价在599元的P45芯片组主板黑潮BI-500也应运而生,让黑潮系列主板再次高举“性价比”的大旗。
特色二: S.S.P节能技术
主板节能技术已经不再是那些高端主板的专利,在最新的BI-500黑潮主板上,斯巴达克再次锦上添花地附带了S.S.P(Smart Saving Power)智能节电技术。这项技术旨在CPU低负载下自动将4相供电下降为2相供电,并采用全包覆式电感与OC-CON固态电容等高质量高性能将电压转换效率维持在最佳状态,不会影响到CPU的正常工作,这点非常符合当前IT市场提倡的节能环保趋势。
特色三:X-Shift变频技术
与此同时,在最新的BI-500黑潮主板中,斯巴达克融入了独创的X-shift技术。普通主板在调节CPU电压时,只能以一定数值(如0.05V)为步进值进行调节,限制了CPU使用更加精确电压值工作运行,通过随心变频X-Shift技术,就可以在最大电压范围内以0.01V为步进值调节任意值,让超频设置更加灵活、准确,使CPU能够最佳供电方式下工作,从而释放出全部超频潜能。
延续黑潮传奇:599元黑潮P45主板实测
如今,随着新一代黑潮BI-500主板的正式上市,这代产品依然延续了上一代黑潮BI-100的特点和品质,并以超低的价格面对性价比超频用户,目前售价只有599元,在目前P45主板中属于最具性价比产品之一。至于它的实际性能如何,让我们用真实的测试数据说话。
1.轻松上手的超频实战
测试中我们重点对黑潮BI-500主板的超频性能和节能进行了考核。超频性能方面,搭配主流的酷睿2 E7200处理器,轻松超频到4.1GHz主频,此时处理器的外频也由默认的266MHz提升至432MHz,可见这款黑潮BI-500主板的超频性能非常不俗。而这一切只是在主板BIOS中简单的几步调节即可实现,相信入门级玩家同样轻松上手。
然后我们通过CineBench R10这款软件验证了主板在超频前后的性能提升:
通过把酷睿2 E7200超频到4.1GHz,CineBench R10的成绩获得了3000多分的提升, 60%左右的巨大提升幅度与处理器主频的提升比例基本吻合。由此可见,黑潮BI-500主板为主流45nm处理器性能的发挥提供了绝佳的平台。
2.节能效果同样显著
这次在黑潮BI-500主板中集成了最新的节能技术,所以对它进行功耗测试就显得非常有意义。为了让大家能充分了解黑潮BI-500主板的实际功耗情况,我们另外加入了一块普通四相供电P45主板进行对比测试。
从上面的结果可以看到,斯巴达克黑潮BI-500主板在空载下虽然功耗已经非常低,但是普通四相供电P45主板的功耗则明显要高出一些,特别是在满载下,斯巴达克黑潮BI-500主板则能显示出更多的优势,看来最新的智核SSP节能技术确实能够给用户带来更加节能的效果。
改革开放以来,新农村的建设十分迅猛,建筑面积逐年递增,其单体建筑面积小,施工企业都是当地的小规模的建筑企业,施工人员基本都是农民工,他们大都是传统的施工工艺,极少应用新的节能技术,所以90%以上都是高能耗建筑。建筑的高能耗不仅是能源的损耗,同时也对生态环境的破坏非常严重。节能技术在新农村建设应用存在的不足还很多,主要有一下几点:(1)节能意识不强。农村建筑与城市确实存在差距,经常受私人利益的影响,只注重外观形势、规模、结构等,节能技术的应用十分匮乏,建筑使用过程中能源损耗自然也就无法控制。(2)政府支持不够。农村一级的乡镇政府,对建筑节能技术应用缺乏相应的激励机制政策与资金扶植,节能建筑在建设过程中的成本要比正常成本多好多,在农村大多数人还不具备长远的经济眼光,只看眼前成本多少,因此,他们自身还不具备这种经济能力,节能技术应用也就十分困难。(3)没有相应的法律法规约束。目前国家法律法规对在新农村建设过程中,建筑节能的应用方面还没有明确的规定与制度,导致农村建筑存在较大的随意性。
2建筑节能技术在新农村建设中的应用
建筑主要的能耗包括建筑的护结构、用电、暖通等,在新农村建设中,住宅建设过程中,应该着重这些方面节能技术的应用,尤其是近些年来一些高新技术成果,更应该要快速的应用在建筑中,高效节能的建筑让人们的生活质量快速提高。住宅房屋的护结构的能耗占供暖能耗的30%,热传导和冷风渗透是造成建筑能耗的主要原因。因此,我们必须要采用隔热性能、保暖性能俱佳的材料,使我们建筑内部一直处于恒温状态。
2.1建筑外墙
空心砖施工技术应用:正常情况下建筑外墙都是用整块砖平砌、长圆孔顺着墙长的方向设置,空洞要垂直,空心砖不可砍凿。整砖数量不足时要用实心砖外砌,并用实心砖砌筑预埋件和管道的洞口,在进行砌筑时注意不要将凿孔掩埋,避免造成通缝,冷热桥,不密实的现象。用空心砖砌成的墙体,隔热、保温效果非常明显,是现在建筑施工的首选。保温材料的应用:新型墙体材料指的是除实心粘土砖以外所有墙体材料的统称,是新型节能材料中的一种。是采用先进加工工艺制成的符合现代建筑要求的建材,最大优点是能够起到节约资源的作用。此类材料保温效果非常好。在实际施工时应该注意以下几点,首先是对外墙基面的处理,清洁-润湿-修平,再有涂胶要均匀,最后安装要整齐,注意边角缝隙。墙体材料的选择和外墙色彩的应用对改善室内环境和节能环保具有重要的现实意义.而在寒冷地区建筑外墙色彩应以深色为主,以获得太阳的热量。
2.2门窗
门窗是建筑的通风及照明主要组成部分,在隔热、保温的同时,还要具有降噪、透明的作用。目前我国已近推出了最新型的、低辐射的玻璃,其特点反射率低,透光性、吸热性强,保温效果极佳。尤其是我国北方应用和推广极快。窗框首选是比较经济的单框塑钢窗,经济耐用,密透性能佳。窗户的大小是与房屋面积成比例的,我们必须要按着国家的建筑节能标准进行设计,安装。
2.3屋面
在新农村建设过程中,对建筑屋面的节能技术应用是多元化的,目前最具代表的是“土地空间化”的概念,建筑与绿化相结合。屋面建筑分为几层,第一是防水层,第二是保温隔热层,第三是绿化土壤层。这种屋面经济、实用性极强,在城市中个别的建筑屋面也有人开始这种屋面设计。屋面的绿化可以防止阳光的直接照射,恒定屋内的温度,绿化设计的房屋建筑环境温度比正常的要低3-5℃
3未来发展
新农村建设不断向前发展,节能环保意识已经成为人们最新的理念,现在普遍关注的是建筑材料是否环保、是否节能、有没有污染、对人体的危害如何等等。因此,我们要积极的应用和推广新的建筑节能技术,同时也要不断创新和研发新的技术,合理、科学的利用太阳能技术、先进的防辐射材料、节能环保的施工技术等等。
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