钢铁裁缝——金属的焊接与热切割

今天我有两个单元,这是第一个。这个单元与昨天我学习的《制造自动化——瓶装水灌装线》单元地点很相近,说明这两个单元都是关于制造的。

事实上,这个单元是关于金属的处理的。首先,老师讲解了金属的各种焊接和切割的方法、特性和适用范围,并请另外一位老师带我们去工地,实际演示焊接的过程。老师演示的焊接方法相当多,下面一一记录。

电弧焊。这种焊接方法需要通电,老师演示时使用了大约60A的电流,电源一极接在金属工作台上,另一极接在焊条上。被焊接的金属直接放在工作台上,从而接到电源的某一极。焊接时会发出耀眼的光芒,同时还会有金属飞溅,因此老师在演示之前都会提醒同学们戴好面罩,防止飞溅的金属伤害脸部以及防止强光损伤眼睛。老师讲道,这个方法的难点之一在于“引弧”,电弧引的过大或过小都会严重影响焊接质量。还值得注意的是,焊条外面有药皮,主要用来保护金属。焊接完后若要继续焊接,就需要敲掉药皮的残留物,降低了生产效率,为此,可以换用气体来保护金属。

二氧化碳保护焊。这种焊接方法同样需要通电,被焊接的金属同样直接放在金属工作台上。与电弧焊需要手动送焊条不同,老师演示的二氧化碳保护焊设备有一个开关,按下开关后,电源接通,焊条自动送出,二氧化碳气体喷出,可以进行焊接了。此外,这种焊接方法的焊条周围有镀铜。

氩弧焊。由于镁、铝等金属极易被氧化,即使是在二氧化碳气体中,因此需要用稀有气体来保护,例如氩气。这一次老师演示的是铝的焊接。理论上,由于铝表面有致密的氧化膜,电极接法需要阴极接铝,阳极接焊头,这样能够消除铝表面的氧化膜。若按正常接法(阳极接被焊接的金属),由于铝比其氧化膜熔点低,铝会熔化在氧化膜内,但氧化膜不熔化,造成焊接质量差。然而,焊头材料为钨,若阳极接焊头,由于阳极温度更高,这样会导致焊头损坏。为此,最终的接法实际上是使用交流电。

电阻焊。这种方法在被焊接点两边通很高的电流(本次演示的设备的最大短路电流为18kA),由电阻的热效应让金属熔化,从而实现焊接。需要注意的是,由于这种焊接方法会有瞬时的高电流通断,会产生一定的电磁辐射,心脏起搏器和机械手表会被损坏。

激光焊。这种焊接方法比较高级,由计算机程序控制激光器的移动和功率,从而实现精确、连续的焊接。

在上面各种焊接方法的演示之后,老师都会允许同学尝试亲手焊接。遗憾的是,我由于胆小,一个都没有尝试。

最后演示的是一种切割方法,激光切割。与激光焊类似,这种方法由计算机程序控制激光器,能够实现精确、快速的切割。切割后,老师把零件拿出来给我们展示,我们发现零件的边缘十分平滑。

观看老师演示的过程中我没有感觉到时间的流逝,直到在激光切割演示之前,老师提醒还有五分钟的时候,我才意识到,要下课了。

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