焊接

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  焊接(welding),通过加热、加压或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接时可以填充或不填充焊接材料,可以连接同种金属、异种金属、某些烧结陶瓷合金和非金属材料。焊接接头能达到与母材同等强度。

  古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商代制造的铁刃铜钺为铸焊件。春秋战国时期曾侯乙墓中建鼓铜座上的盘龙系分段钎焊而成。战国时期出现了经过加热锻焊而成的刀剑。中世纪,叙利亚大马士革已有锻焊而成的兵器。19世纪初,英国的H.戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源。1885~1887年,俄国N.N.别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳。1887年,美国的E.汤普森发明电阻焊。1900年出现了铝热焊。20世纪初,碳极电弧焊和气焊得到应用。1930年,美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊。40年代,出现了钨极和熔化极惰性气体保护焊以及电子束焊。1951年,苏联巴顿电焊研究所创造电渣焊。1953年,苏联的K.V.柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊。1956年,美国的J.B.琼斯发明超声波焊;苏联的A.I.丘季科夫发明摩擦焊。1957年,美国的R.盖奇发明等离子弧焊。1959年,美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊。此后,真空扩散焊和激光焊等相继问世。

  焊接方法通常分为3类:①熔化焊(熔焊)。将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接。又可分为气焊、电弧焊(包括手工电弧焊和埋弧焊)、气体保护电弧焊(简称气电焊,包括氧化性气体保护电弧焊,还原性气体保护电弧焊和惰性气体保护电弧焊)、铝热焊、电渣焊、电子束焊、等离子弧焊和激光焊等。②加压焊(压焊)。在加压条件下使两工件在固态下实现原子间结合。又叫固态焊接。可分为电阻焊(包括对焊、缝焊、点焊和凸焊)、高频焊、储能焊、摩擦焊、扩散焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、锻焊、气压焊和旋转电弧焊等。③钎焊。使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点,低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散而实现焊接。又可分为烙铁钎焊、火焰钎焊、碳弧钎焊、电阻钎焊、高频感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊和真空钎焊等。

  焊接时在两个被连接体之间形成的接缝称为焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头。接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。常见的接头形式有对接、搭接、正交接(丁字接)和角接等。焊接时消耗的材料称为焊接材料,如焊条、焊丝、焊剂、气体、钎料和钎剂等,其作用为保护熔池、稳定电弧、填充金属、形成焊缝和改善焊缝性能等。实现焊接工艺所需的焊接设备包括焊机(通常由焊接能源设备、焊接机头和焊接控制系统组成)、焊接工艺装备(如夹具和工作台等)和焊接辅助器具(如气焊眼镜、面罩、护脚和手套等)。