焊接方法与过程控制基础PDF电子书下载

绪论 焊接方法概述 1

0.1 焊接方法分类 1

0.2 焊接方法简介 4

0.3 焊接方法的选择 7

0.4 焊接技术的新发展 10

第1篇 弧焊基础 14

第1章 焊接电弧及其对弧焊电源的要求 14

1.1 焊接电弧的物理本质、引燃及分类 14

1.1.1 焊接电弧的物理本质 14

1.1.2 焊接电弧的引燃 14

1.1.3 焊接电弧的分类及其应用 14

1.2 直流焊接电弧的结构和电特性 15

1.2.1 焊接电弧的结构及其压降分布 15

1.2.2 焊接电弧的电特性 15

1.2.3 焊接电弧力 16

1.3 交流焊接电弧的特点及其电特性 18

1.4 其他类型焊接电弧 20

1.4.1 脉冲焊接电弧 20

1.4.2 自由焊接电弧 21

1.4.3 压缩焊接电弧 21

1.5 弧焊工艺对弧焊电源外特性的要求 22

1.5.1 “电源-电弧”系统的稳定性 22

1.5.2 对外特性曲线形状的要求 23

1.6 弧焊工艺对弧焊电源调节性能的要求 25

1.6.1 弧焊电源的调节性能 25

1.6.2 弧焊电源的可调焊接参数 26

1.6.3 弧焊电源的负载持续率和额定参数 27

1.7 弧焊工艺对弧焊电源动特性的要求 27

1.7.1 电弧焊熔滴过渡与弧焊电源动特性的概念 27

1.7.2 焊条电弧焊熔滴过渡及其对弧焊电源特性的要求 28

1.7.3 细丝CO2焊熔滴过渡及其对弧焊电源特性的要求 29

参考文献 30

第2章 弧焊电源 31

2.1 弧焊电源概述 31

2.1.1 弧焊电源的概念、分类及其特点 31

2.1.2 弧焊电源的基本原理和特点 31

2.1.3 弧焊电源的新发展 32

2.2 弧焊变压器的原理及其特点 32

2.2.1 弧焊变压器的基本原理及分类 32

2.2.2 串联电抗器式弧焊变压器 33

2.2.3 增强漏磁式弧焊变压器 35

2.3 弧焊发电机及硅弧焊整流器 37

2.3.1 内燃驱动式弧焊发电机的基本原理及其分类 37

2.3.2 硅弧焊整流器 39

2.3.3 交直流两用及脉冲式弧焊整流器 41

2.4 晶闸管式弧焊整流器及其特点 41

2.4.1 晶闸管式弧焊整流器的基本原理及特点 42

2.4.2 主电路的基本形式及其工作原理 42

2.4.3 移相触发电路的基本形式及其工作原理 44

2.4.4 外特性及调节性能原理 45

2.4.5 晶闸管式脉冲和矩形波交流弧焊电源 48

2.5 弧焊逆变器 49

2.5.1 弧焊逆变器概论 49

2.5.2 晶闸管式弧焊逆变器 53

2.5.3 晶体管和场效应晶体管式弧焊逆变器 54

2.5.4 IGBT式弧焊逆变器 56

2.5.5 软开关型弧焊逆变器 60

2.6 弧焊电源的数字化控制 62

2.6.1 数字化控制的概述 62

2.6.2 数字化控制的关键技术 63

2.6.3 弧焊电源的单片控制 65

2.6.4 弧焊电源的DSP控制 66

2.6.5 弧焊电源的ARM嵌入式控制 66

2.6.6 弧焊电源的数字化智能控制 67

2.7 弧焊电源的选择和使用 69

2.7.1 弧焊电源的选择 69

2.7.2 弧焊电源的安装和使用 70

2.7.3 弧焊电源的节电与安全 70

参考文献 71

第3章 焊条电弧焊方法 72

3.1 焊条电弧焊的原理及熔滴过渡 72

3.1.1 焊条电弧焊的原理及特点 72

3.1.2 焊条电弧焊的熔滴过渡及其影响因素 72

3.2 焊条电弧焊设备及焊条 74

3.2.1 焊条电弧焊电源设备选配 74

3.2.2 焊条的分类、特点及选用 74

3.3 焊条电弧焊工艺特点及其对焊接参数的要求 75

3.3.1 焊接工艺特点及要求 75

3.3.2 接头和坡口要求及设计 75

3.3.3 焊接参数的基本要求及其多参数匹配 77

3.4 焊条电弧焊缺陷及安全与防护 78

3.4.1 弧焊缺陷的产生及防止 78

3.4.2 焊条电弧焊的安全及防护技术 79

3.5 焊条电弧焊的特殊方法 80

3.5.1 重力焊和躺焊的特点及操作 80

3.5.2 高效焊条电弧焊方法 80

参考文献 81

第4章 埋弧焊 82

4.1 埋弧焊工作原理及其特点与应用 82

4.1.1 埋弧焊工作原理 82

4.1.2 埋弧焊的冶金与工艺特点及其应用 82

4.2 埋弧焊设备工作原理、分类及特点 84

4.2.1 埋弧焊设备的分类与组成 84

4.2.2 弧焊电源的电特性及其选用 85

4.2.3 电弧调节系统及其工作原理 86

4.2.4 机械与控制驱动系统及其工作原理 91

4.3 埋弧焊材料及其选配 92

4.3.1 焊丝 92

4.3.2 焊剂 93

4.3.3 焊丝和焊剂的选配 96

4.4 埋弧焊工艺 97

4.4.1 对接接头埋弧焊工艺 97

4.4.2 T形接头和搭接接头埋弧焊工艺 99

4.4.3 焊接参数对焊缝质量的影响 100

4.5 埋弧焊的其他工艺形式 106

4.5.1 埋弧堆焊 106

4.5.2 窄间隙埋弧焊 108

4.6 埋弧焊的主要焊接缺陷分析 109

4.6.1 气孔 109

4.6.2 裂纹 110

4.6.3 埋弧焊焊接缺陷的产生原因及防止措施 114

4.7 高速埋弧焊新工艺的特点及其设备 115

4.7.1 单丝高速埋弧焊的工艺特点及其设备 115

4.7.2 双丝高速埋弧焊的工艺特点及其设备 118

4.7.3 三丝高速埋弧焊的工艺特点及其设备 120

4.7.4 四丝高速埋弧焊在管线钢焊接中的应用 121

参考文献 123

第5章 熔化极气体保护电弧焊 124

5.1 熔化极气体保护电弧焊的原理、特点及应用 124

5.1.1 熔化极气体保护电弧焊的分类 124

5.1.2 熔化极气体保护电弧焊的基本原理 124

5.1.3 熔化极气体保护电弧焊的熔滴过渡及冶金特性 125

5.1.4 熔化极气体保护电弧焊的特点及应用 133

5.2 熔化极气体保护电弧焊的设备组成及其原理 134

5.2.1 熔化极气体保护电弧焊设备的分类与组成 134

5.2.2 弧焊电源的选配原则 134

5.2.3 其他辅助设备、配套件的选配 135

5.2.4 熔化极气体保护电弧焊的控制系统 139

5.2.5 熔化极气体保护电弧焊设备的选用原则 140

5.2.6 熔化极气体保护电弧焊焊机简介 140

5.3 熔化极气体保护电弧焊用气体及焊丝的选配 141

5.3.1 保护气体的作用与特性 141

5.3.2 保护气体的标准及其选用 144

5.3.3 工厂供气及流量控制方法 145

5.3.4 焊丝分类及其性能对焊接工艺性能的影响 147

5.3.5 焊丝的标准及其选用 148

5.4 熔化极气体保护电弧焊工艺的特点及应用 149

5.4.1 焊前准备 149

5.4.2 焊接参数及其设定 150

5.4.3 常用材料的焊接 153

5.4.4 焊接缺陷的控制 156

5.5 特殊熔化极气体保护电弧焊技术 157

5.5.1 熔化极气体保护焊电弧控制技术 157

5.5.2 熔化极脉冲氩弧焊的电弧控制 159

5.5.3 熔化极气体保护气电立焊 160

5.5.4 窄间隙熔化极气体保护电弧焊 162

5.6 药芯焊丝CO2气体保护焊的原理、特点及应用 163

5.6.1 药芯焊丝的结构与分类 163

5.6.2 药芯焊丝CO2焊的原理与特点 164

5.6.3 药芯焊丝CO2焊设备 164

5.6.4 药芯焊丝的标准及其选用 164

5.6.5 药芯焊丝CO2焊工艺 165

5.7 高效高速气体保护电弧焊技术 165

5.7.1 高效气体保护电弧焊技术 165

5.7.2 高速气体保护电弧焊技术 167

参考文献 170

第6章 钨极惰性气体保护焊 173

6.1 TIG焊原理及特点 173

6.1.1 TIG焊的工作原理 173

6.1.2 TIG焊的特点 173

6.1.3 TIG焊的应用 174

6.2 TIG焊设备配置 174

6.2.1 TIG焊设备组成 174

6.2.2 TIG焊弧焊电源选配原则 175

6.2.3 其他辅助设备、配套件的选配 180

6.2.4 焊接程序控制装置 185

6.2.5 典型的TIG焊机简介 185

6.3 TIG焊用焊接材料及工艺 187

6.3.1 钨极及其选用 187

6.3.2 保护气体及其选用 189

6.3.3 焊丝及其选用 191

6.3.4 TIG焊安全技术 191

6.4 TIG焊其他方法和新技术 192

6.4.1 热丝TIG焊 192

6.4.2 TIG点焊 193

6.4.3 管-管和管-管板TIG焊 194

6.5 TIG高速焊技术 196

6.5.1 活性剂TIG焊技术 196

6.5.2 多元保护气（加氦等）TIG高速焊技术 198

6.5.3 双电极TIG焊 198

6.5.4 TIG-激光复合能源高速焊技术 198

参考文献 200

第7章 等离子弧焊接、喷涂与切割基础 201

7.1 等离子弧的形成、特点及分类 201

7.1.1 等离子弧的形成 201

7.1.2 等离子弧的特点 202

7.1.3 等离子弧的分类 202

7.1.4 对等离子弧供电特性的要求 203

7.2 等离子弧焊的原理、工艺及设备 204

7.2.1 等离子弧焊的原理 204

7.2.2 等离子弧焊的工艺 205

7.2.3 等离子弧焊设备 207

7.3 等离子弧喷涂的原理、工艺及设备 210

7.3.1 等离子弧喷涂的原理 210

7.3.2 等离子弧喷涂的工艺 211

7.3.3 等离子弧喷涂的设备 213

7.4 等离子弧切割的原理、工艺及设备 214

7.4.1 等离子弧切割的原理及特点 215

7.4.2 等离子弧切割的方法及工艺 215

7.4.3 等离子弧切割设备 218

7.5 等离子弧焊新技术 218

7.5.1 微束等离子弧焊技术 218

7.5.2 穿孔等离子弧焊技术 219

7.5.3 脉冲等离子弧焊技术 219

7.5.4 变极性等离子弧焊技术 219

7.5.5 激光-等离子弧复合焊技术 220

参考文献 220

第8章 其他电弧焊与切割基础 222

8.1 水下焊接 222

8.1.1 湿法水下焊接 223

8.1.2 高压干法水下焊接 226

8.1.3 局部干法水下焊接 229

8.1.4 水下焊接标准与质量检验 231

8.1.5 水下焊接安全技术 232

8.1.6 水下焊接应用实例 233

8.2 水下切割 234

8.2.1 水下电弧-氧气切割 234

8.2.2 水下等离子弧切割 235

8.2.3 其他水下切割技术 235

8.2.4 水下切割安全技术 236

8.3 螺柱焊技术 236

8.3.1 螺柱焊工艺过程与设备 237

8.3.2 典型材料的螺柱焊焊接性能 242

8.3.3 螺柱焊焊接方法的选择 242

8.3.4 螺柱焊焊接质量检验及焊接专用螺柱 243

8.4 碳弧气刨设备及工艺特点 244

8.4.1 碳弧气刨的原理、特点及应用 245

8.4.2 碳弧气刨的设备及材料 245

8.4.3 碳弧气刨工艺及其参数匹配 247

8.4.4 自动碳弧气刨特点及其设备 248

8.4.5 碳弧水气刨 249

参考文献 250

第2篇 压焊基础 254

第1章 压焊基础概述 254

1.1 压焊的物理本质 254

1.2 压焊的分类及发展 254

参考文献 257

第2章 电阻焊 258

2.1 点焊 259

2.1.1 点焊的基本原理 259

2.1.2 点焊的一般工艺 262

2.1.3 常用材料及新材料的点焊 268

2.2 凸焊 273

2.2.1 凸焊的一般工艺 274

2.2.2 常用金属材料的凸焊 276

2.3 缝焊 279

2.3.1 缝焊的一般工艺 279

2.3.2 常用金属材料的缝焊 284

2.4 对焊 286

2.4.1 闪光对焊 286

2.4.2 电阻对焊 295

2.5 电阻焊设备 297

2.5.1 电阻焊设备分类和组成 297

2.5.2 电阻焊设备的主要技术参数 306

2.5.3 电阻焊设备的电极 311

2.5.4 点焊机器人 315

2.6 电阻焊技术的新发展 318

2.6.1 电阻焊接头形成理论研究进展 319

2.6.2 电阻焊新工艺 323

2.6.3 电阻焊新设备 329

2.6.4 新型点焊机器人 332

2.6.5 车身焊装生产线的工艺仿真与规划技术 333

2.6.6 电阻焊质量控制技术 333

参考文献 339

第3章 扩散连接 341

3.1 扩散连接机理 341

3.1.1 固相扩散连接的基本原理 341

3.1.2 液相扩散连接的基本原理 345

3.1.3 超塑性成形扩散连接的基本原理 347

3.2 扩散连接的一般工艺 348

3.2.1 扩散连接的工艺特点 348

3.2.2 扩散连接参数的选择 349

3.3 常用材料的扩散连接 355

3.3.1 钛合金及钛铝金属间化合物的扩散连接 355

3.3.2 镍基高温合金的扩散连接 359

3.3.3 异种金属材料的扩散连接 361

3.3.4 陶瓷材料的扩散连接 365

3.3.5 复合材料的扩散连接 371

3.4 扩散连接设备 374

3.4.1 扩散连接设备的分类 374

3.4.2 扩散连接设备的组成 374

3.4.3 典型扩散连接设备及其工作原理 375

参考文献 377

第4章 摩擦焊 378

4.1 连续驱动摩擦焊 379

4.1.1 连续驱动摩擦焊的基本原理 379

4.1.2 连续驱动摩擦焊的焊接工艺 382

4.1.3 焊接参数的检测及控制 386

4.1.4 典型材料的摩擦焊 387

4.2 搅拌摩擦焊 392

4.2.1 搅拌摩擦焊的焊接过程 393

4.2.2 搅拌摩擦焊工艺 396

4.2.3 典型材料的搅拌摩擦焊 400

4.2.4 搅拌摩擦焊新技术 403

4.3 其他摩擦焊 407

4.3.1 惯性摩擦焊 407

4.3.2 线性摩擦焊 408

4.3.3 相位摩擦焊 409

4.3.4 径向摩擦焊 409

4.3.5 摩擦堆焊 410

4.4 摩擦焊焊接设备及其质量控制 411

4.4.1 传统摩擦焊焊接设备 411

4.4.2 搅拌摩擦焊焊接设备 413

参考文献 415

第5章 其他压焊方法 417

5.1 高频焊 417

5.1.1 高频焊的基本原理 417

5.1.2 高频焊的一般工艺 418

5.1.3 高频焊设备的选择 422

5.1.4 高频焊应用实例 425

5.2 超声波焊 429

5.2.1 超声波焊基本原理 429

5.2.2 超声波焊的焊接工艺 430

5.2.3 超声波焊的焊接接头设计 434

5.2.4 超声波焊的焊接参数选择 435

5.2.5 常用材料的超声波焊 438

5.2.6 超声波焊焊接设备 443

5.3 爆炸焊 446

5.3.1 爆炸焊的基本原理 446

5.3.2 爆炸焊工艺 448

5.3.3 常用材料及典型工件的爆炸焊 451

5.3.4 爆炸焊技术发展 455

5.3.5 爆炸焊的安全与防护 455

5.4 变形焊 456

5.4.1 变形焊概述 456

5.4.2 变形焊工艺 458

5.4.3 典型材料及构件的焊接 463

5.4.4 变形焊设备 464

参考文献 466

第3篇 钎焊基础 468

第1章 钎焊技术基础 468

1.1 钎焊的基本原理 468

1.2 钎料的润湿与铺展 469

1.2.1 固体金属的表面结构 469

1.2.2 液态钎料对固体母材的润湿 469

1.3 钎料的毛细流动 471

1.3.1 拉普拉斯方程的推导 471

1.3.2 液态钎料的毛细填缝过程 472

1.4 钎料润湿性的影响因素 474

1.4.1 钎料和母材的成分 475

1.4.2 温度的影响 476

1.4.3 金属表面氧化物的影响 477

1.4.4 钎剂的影响 478

1.4.5 母材表面粗糙度的影响 478

1.4.6 表面活性物质的影响 480

1.5 液态钎料与母材的相互作用 481

1.5.1 母材向液态钎料的溶解 481

1.5.2 钎料组元向母材的扩散 484

1.5.3 钎焊接头组织的不均匀性 487

参考文献 491

第2章 钎焊方法 493

2.1 火焰钎焊 493

2.1.1 火焰钎焊的基本原理 493

2.1.2 火焰钎焊设备及工艺方法 493

2.1.3 火焰钎焊的应用实例 495

2.1.4 火焰钎焊的操作与防护 496

2.2 炉中钎焊 496

2.2.1 空气炉中钎焊 497

2.2.2 保护气氛炉中钎焊 497

2.2.3 真空炉中钎焊 497

2.2.4 炉中钎焊的操作与防护 498

2.3 电阻钎焊 499

2.3.1 电阻钎焊的基本原理 499

2.3.2 电阻钎焊的工艺及特点 500

2.3.3 电阻钎焊应用实例 500

2.4 感应钎焊 501

2.4.1 感应钎焊的基本原理 501

2.4.2 感应加热线圈的设计 503

2.4.3 感应钎焊的应用实例 503

2.4.4 感应钎焊的操作与防护 504

2.5 浸渍钎焊 505

2.5.1 盐浴浸渍钎焊 505

2.5.2 金属浴浸渍钎焊 506

2.5.3 浸渍钎焊应用实例 507

2.6 其他钎焊方法 507

2.6.1 电子束钎焊 507

2.6.2 扩散钎焊 508

2.6.3 超声波钎焊 508

2.6.4 钎焊新技术 508

参考文献 511

第3章 钎焊材料简介 512

3.1 钎料和钎剂概述 512

3.1.1 钎料的分类和性能 513

3.1.2 钎剂的分类和性能 514

3.2 软钎料 516

3.2.1 锡基和铅基钎料 516

3.2.2 镉基、锌基和金基钎料 520

3.2.3 低熔点钎料 522

3.3 硬钎料 522

3.3.1 铝基钎料 522

3.3.2 银钎料 523

3.3.3 铜基钎料 527

3.3.4 锰基钎料 528

3.3.5 镍基钎料 529

3.4 钎剂 530

3.4.1 软钎剂 531

3.4.2 硬钎剂 532

3.4.3 铝合金用钎剂 533

3.4.4 气体钎剂 535

第4章 无铅钎焊技术 537

4.1 采用无铅钎焊技术的必要性 537

4.1.1 无铅钎焊技术的提出 537

4.1.2 铅的危害及污染途径 537

4.1.3 无铅钎焊技术面临的挑战 538

4.2 无铅钎料简介 539

4.2.1 Sn-Pb系钎料 539

4.2.2 Sn-Ag、 Sn-Ag-Cu无铅钎料合金 540

4.2.3 Sn-Cu、 Sn-Cu-Ni无铅钎料合金 546

4.2.4 Sn-Zn、 Sn-Zn-Bi无铅钎料合金 551

4.3 无铅钎焊用钎剂简介 554

4.3.1 钎剂的组成及分类 555

4.3.2 电子用钎剂的作用机理 555

4.4 无铅钎焊方法及设备 556

4.4.1 无铅波峰焊 557

4.4.2 无铅回流焊 559

参考文献 562

第4篇 高能束及其他焊接方法基础 566

第1章 激光焊接与切割 566

1.1 激光的产生原理 566

1.1.1 原子能级结构 566

1.1.2 原子的辐射跃迁与吸收跃迁 566

1.1.3 激励与粒子数反转 567

1.1.4 光学谐振腔 567

1.1.5 激光特性 568

1.1.6 激光束质量特征描述 569

1.2 激光焊焊接设备 570

1.2.1 激光焊焊接设备的组成 570

1.2.2 激光器 570

1.2.3 光束传输与聚集系统 573

1.2.4 工艺介质传输系统 575

1.3 激光焊时激光与材料的相互作用 576

1.3.1 金属材料对激光的吸收 577

1.3.2 汽化和光致等离子体 579

1.3.3 匙孔效应 580

1.4 激光焊原理及特点 580

1.4.1 激光热传导焊原理及特点 581

1.4.2 激光深熔焊原理及特点 581

1.4.3 焊接熔池动力学 581

1.5 激光焊技术与工艺 582

1.5.1 激光热传导焊 582

1.5.2 激光深熔焊 583

1.5.3 激光填丝焊 584

1.5.4 激光-电弧复合焊 586

1.5.5 双光束激光焊 589

1.5.6 激光钎焊 590

1.6 激光焊应用实例 592

1.6.1 法兰-管端环缝的激光深熔焊 592

1.6.2 铝合金激光填丝焊 592

1.6.3 船用钢板T形接头激光-电弧复合焊 594

1.6.4 双光束激光焊技术的应用 594

1.6.5 镀锌钢板的激光钎焊 596

1.7 激光切割的原理及特点 596

1.7.1 激光切割的原理及分类 597

1.7.2 激光切割质量的影响因素 598

1.7.3 连续激光切割的特性及应用 599

1.7.4 脉冲激光切割的特性及应用 600

参考文献 601

第2章 电子束焊 603

2.1 电子束焊与深熔效应 603

2.1.1 电子束焊工作原理 603

2.1.2 电子束焊工艺特点 603

2.1.3 深熔效应 604

2.2 电子束焊工艺 607

2.2.1 电子束焊焊接参数及其对焊缝形状的影响 607

2.2.2 电子束焊焊接参数的匹配 609

2.2.3 电子束焊的特殊工艺规程 610

2.2.4 电子束焊的接头设计 611

2.3 各种材料的电子束焊 613

2.3.1 焊接性的影响因素 613

2.3.2 中碳调质钢的焊接 614

2.3.3 不锈钢的焊接 615

2.3.4 高温合金的焊接 620

2.3.5 钛合金的焊接 622

2.3.6 铝合金的焊接 624

2.3.7 其他金属的焊接 626

2.4 电子束焊焊接设备 630

2.4.1 电子束焊机的系统结构 630

2.4.2 电子束焊机的分类 631

2.4.3 电子束扫描控制系统 631

2.4.4 电子束焊的焊接过程控制 632

2.5 电子束焊的应用 633

2.5.1 齿轮组合件的焊接 633

2.5.2 汽车后桥壳的焊接 634

2.5.3 铝合金汽车驾驶舱横梁的焊接 635

2.5.4 空间飞行器压力容器的焊接 635

2.5.5 导弹发射架的焊接 635

2.5.6 动力舱段壳体的焊接 636

2.5.7 薄壁空心铝球的焊接 638

2.5.8 铼钛异种金属直接电子束焊 639

2.5.9 固体火箭发动机壳体的焊接 641

参考文献 642

第3章 电渣焊 643

3.1 电渣焊原理及特点 643

3.1.1 电渣焊原理 643

3.1.2 电渣焊工艺特点 643

3.1.3 电渣焊过程 644

3.2 电渣焊工艺 644

3.2.1 电渣焊方法 644

3.2.2 电渣焊焊接参数 646

3.2.3 电渣焊辅助工艺措施 648

3.3 电渣焊材料 649

3.3.1 焊丝 649

3.3.2 焊剂 649

3.3.3 熔嘴 650

3.4 电渣焊设备 650

3.5 电渣焊应用 651

3.5.1 箱形建筑钢结构隔板的电渣焊 651

3.5.2 重型厂房柱子的管极熔嘴电渣焊 653

3.5.3 高炉炉壳纵缝电渣焊 654

3.6 带极电渣堆焊 655

3.6.1 带极电渣堆焊的特点 655

3.6.2 带极电渣堆焊设备和材料 656

3.7 振动调制电渣焊 658

参考文献 658

第4章 气焊、气割与高压水射流切割 660

4.1 气焊 660

4.1.1 气焊工艺 660

4.1.2 气焊材料 664

4.2 气割工艺及设备 664

4.2.1 气割的基本原理 665

4.2.2 气割工艺 666

4.2.3 气割的应用 670

4.2.4 气焊与气割的设备及辅助器具 670

4.3 高压水射流切割的工艺及设备 673

4.3.1 高压水射流切割的工作原理 673

4.3.2 高压水射流切割的分类 673

4.3.3 高压水射流切割的工艺特点 674

4.3.4 高压水射流切割的工艺参数 675

4.3.5 高压水射流切割的应用范围 678

参考文献 679

第5章 热剂焊 680

5.1 热剂焊的原理及特点 680

5.1.1 热剂反应及反应产物 680

5.1.2 钢中的冶金过程 682

5.2 热剂焊材料 684

5.2.1 热剂的组成及配方计算 684

5.2.2 热剂的生产 686

5.3 热剂焊工艺 687

5.3.1 准备工作和钢轨处理 687

5.3.2 夹具和砂模的安装 688

5.3.3 热剂焊操作过程 689

5.3.4 焊后处理 689

5.4 热剂焊的其他应用 690

5.4.1 导线的热剂焊特点 690

5.4.2 导线的热剂焊及其接头形式 691

参考文献 692

第6章 胶接 693

6.1 胶接的特点及机理 693

6.1.1 胶接的特点 693

6.1.2 胶接的机理 693

6.2 胶粘剂 695

6.2.1 胶粘剂的分类 695

6.2.2 胶粘剂的选择 696

6.3 胶接工艺 698

6.3.1 胶接接头的设计 698

6.3.2 表面处理 701

6.3.3 胶接工艺过程和方法 701

6.3.4 固化工艺参数 702

6.3.5 胶接质量控制 702

6.4 胶粘剂和胶接性能测定 704

6.4.1 胶粘剂的物理化学性能测定 704

6.4.2 胶接力学性能检测 704

6.4.3 无损检测 705

6.5 胶接应用 705

6.5.1 胶接技术在土木工程行业的典型应用 705

6.5.2 胶接技术在汽车行业的典型应用 706

6.5.3 胶接技术在航空行业的典型应用 706

参考文献 707

第5篇 焊接过程控制及自动化基础 710

第1章 焊接过程自动控制技术 710

1.1 焊接过程自动控制系统概述 710

1.2 焊接过程控制的微处理器应用 710

1.2.1 单片机的应用原理及特点 711

1.2.2 DSP数字信号处理器的应用原理及特点 714

1.2.3 ARM嵌入式系统的应用原理及特点 721

1.2.4 PLC可编程序逻辑控制器的应用原理及特点 724

1.2.5 PC计算机的应用原理及特点 726

1.2.6 其他数字处理器控制技术 728

1.3 焊接过程控制系统的可靠性与电磁兼容技术 730

1.3.1 电磁兼容问题 730

1.3.2 噪声的来源及其耦合方式 730

1.3.3 抗干扰方法及其设计 731

1.4 焊接过程自动控制方法 733

1.4.1 焊接工艺的程序控制 733

1.4.2 焊接质量控制原理 733

1.4.3 焊接过程的PID控制原理 737

1.4.4 焊接过程的模糊控制原理 740

1.4.5 焊接过程的人工神经网络控制 746

1.4.6 焊接过程的专家控制原理 747

1.4.7 焊接过程的其他控制方法 749

参考文献 749

第2章 焊接过程信号检测与故障诊断 750

2.1 焊接过程的传感器技术 750

2.1.1 焊接传感器的分类 750

2.1.2 位置传感器 750

2.1.3 霍尔式传感器 752

2.1.4 电磁式传感器 753

2.1.5 光电式传感器 754

2.1.6 光学传感器 755

2.1.7 电弧传感器 755

2.1.8 红外热像传感器 756

2.1.9 超声波传感器 756

2.1.10 其他传感器 757

2.2 焊接过程的信号检测 758

2.2.1 焊接过程的电参数检测 758

2.2.2 焊接过程的视觉检测及信号处理 761

2.2.3 焊接过程的质量信号检测 762

2.4 焊接过程故障诊断技术 764

2.4.1 弧焊设备与焊接过程的故障诊断 764

2.4.2 焊接过程的远程故障诊断 766

2.4.3 焊接过程的网络化监测与群控技术 767

参考文献 767

第3章 焊接过程的信息处理及质量控制 768

3.1 焊接过程的动态信息及控制 768

3.1.1 焊接过程动态信息的特点 768

3.1.2 焊接过程动态信息的检测 774

3.1.3 焊接过程动态信息的处理 776

3.2 焊接过程的信号处理方法 780

3.2.1 小波分析理论及其在焊接中的应用 780

3.2.2 分形理论及其在焊接中的应用 784

3.2.3 数学形态学分析及其在焊接中的应用 787

3.2.4 其他信号分析方法及其应用 790

3.3 焊接熔透的自动控制 792

3.3.1 熔池图像处理 792

3.3.2 熔透控制算法 796

3.3.3 TIG焊熔透控制 797

3.3.4 MAG焊熔透控制 800

3.4 焊缝识别及自动跟踪 803

3.4.1 焊缝位置检测 803

3.4.2 焊缝自动跟踪 806

参考文献 809

第4章 焊接自动化专用设备 810

4.1 概述 810

4.1.1 焊接自动化专用设备的概念与特点 810

4.1.2 焊接自动化专用设备的种类 810

4.1.3 焊接自动化专用设备的发展趋势 811

4.2 焊接自动化专用设备的系统构成 812

4.3 焊接自动化专用设备的焊接系统 813

4.3.1 对弧焊电源的要求及其外控方式 813

4.3.2 对送丝机的要求 815

4.4 焊接自动化专用设备的机械系统 815

4.4.1 工件定位夹紧装置 815

4.4.2 焊接机头及其移动机构 817

4.4.3 焊件变位机构及其动力装置 818

4.4.4 传动机构 820

4.5 焊接自动化专用设备的电气控制系统 821

4.5.1 焊接自动化专用设备的组成与功能 821

4.5.2 主控计算机的种类 821

4.5.3 基于现场总线的控制系统 823

4.5.4 焊缝跟踪控制与过程监视系统 825

4.6 焊接自动化专用设备的设计 825

4.7 典型焊接自动化专用设备 828

4.7.1 板材拼接直缝焊接专机 829

4.7.2 筒体纵缝焊接专机 829

4.7.3 环缝焊接专机 831

4.7.4 管板自动焊接专机 833

参考文献 833

第5章 焊接机器人 835

5.1 概述 835

5.1.1 工业机器人的定义、特点和分类 835

5.1.2 工业机器人的发展历史 837

5.1.3 工业机器人的现状 838

5.1.4 常用机器人术语 838

5.2 机器人的工作原理 839

5.2.1 机器人工作原理简介 839

5.2.2 机器人运动轨迹的实现 840

5.2.3 机器人的关节伺服驱动及运动的实现 841

5.2.4 机器人的控制系统 842

5.3 典型焊接机器人系统 843

5.3.1 基本弧焊机器人系统 843

5.3.2 基本点焊机器人系统 844

5.3.3 焊接机器人系统常用的外围设备 844

5.3.4 复杂焊接机器人系统 845

5.4 机器人智能化焊接技术 847

5.4.1 概述 847

5.4.2 焊接机器人离线编程与任务规划技术 847

5.4.3 机器人焊接路径实时跟踪与导引技术 848

5.4.4 人-机器人协作控制技术 850

5.4.5 多焊接机器人协调控制技术 851

5.4.6 遥控机器人焊接 851

参考文献 854