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焊接:也称作熔接、镕接LPL下注官网,是一种以加热LPL下注官网、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接通过下列三种途径达成接合的目的:

1、熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池LPL下注官网,熔池冷却凝固后便接合,必要时可加入熔填物辅助,它是适合各种金属和合金的焊接加工LPL下注官网,不需压力LPL下注官网。

2LPL下注官网、压焊——焊接过程必须对焊件施加压力,属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3LPL下注官网、钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙LPL下注官网,并与母材互相扩散实现链接焊件LPL下注官网。适合于各种材料的焊接加工LPL下注官网,也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

现代焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束LPL下注官网、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外,焊接还可以在多种环境下进行,如野外、水下和太空。无论在何处,焊接都可能给操作者带来危险,所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体LPL下注官网、紫外线照射过度等。

发展历史

19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末LPL下注官网,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊LPL下注官网。

20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大LPL下注官网,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视LPL下注官网,进而促进了焊接技术的发展LPL下注官网。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊LPL下注官网、以及诸如熔化极气体?;さ缁『?LPL下注官网、埋弧焊(潜弧焊)LPL下注官网、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术LPL下注官网。

20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异LPL下注官网,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用LPL下注官网。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。

金属连接的历史可以追溯到数千年前,早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的古巴比伦两河文明已开始使用软钎焊技术。公元前340年,在制造重达5.4吨的古印度德里铁柱时,人们就采用了焊接技术 LPL下注官网。

中世纪的铁匠通过不断锻打红热状态的金属使其连接,该工艺被称为锻焊。维纳重·比林格塞奥于1540年出版的《火焰学》一书记述了锻焊技术。欧洲文艺复兴时期的工匠已经很好地掌握了锻焊,接下来的几个世纪中LPL下注官网LPL下注官网,锻焊技术不断改进LPL下注官网。到19世纪时,焊接技术的发展突飞猛进,其风貌大为改观。1800年LPL下注官网,汉弗里·戴维爵士发现了电籐PL下注官网?LPL下注官网;稍后随着俄国科学家尼库莱·斯拉夫耶诺夫与美国科学家C·L·哥芬(C. L. Coffin)发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型。电弧焊与后来开发的采用碳质电极的碳弧焊,在工业生产上得到广泛应用。1900年左右LPL下注官网,A·P·斯特罗加诺夫在英国开发出可以提供更稳定电弧的金属包敷层碳电极;1919年,C·J·霍尔斯拉格(C. J. Holslag)首次将交流电用于焊接LPL下注官网,但这一技术直到十年后才得到广泛应用。

电阻焊在19世纪的最后十年间被开发出来,第一份关于电阻焊的专利是伊莱休·汤姆森于1885年申请的LPL下注官网,他在接下来的15年中不断地改进这一技术。铝热焊接和可燃气焊接发明于1893年LPL下注官网。埃德蒙·戴维于1836年发现了乙炔LPL下注官网,到1900年左右,由于一种新型气炬的出现LPL下注官网,可燃气焊接开始得到广泛的应用。由于廉价和良好的移动性LPL下注官网,可燃气焊接在一开始就成为最受欢迎的焊接技术之一。但是随着20世纪之中,工程师们对电极表面金属敷盖技术的持续改进(即助焊剂的发展),新型电极可以提供更加稳定的电弧LPL下注官网,并能够有效地隔离基底金属与杂质,电弧焊因此能够逐渐取代可燃气焊接,成为使用最广泛的工业焊接技术。

第一次世界大战使得对焊接的需求激增,各国都在积极研究新型的焊接技术。英国主要采用弧焊,他们制造了第一艘全焊接船体的船舶弗拉戈号LPL下注官网。大战期间LPL下注官网,弧焊亦首次应用在飞机制造上LPL下注官网,如许多德国飞机的机体就是通过这种方式制造的。 另外值得注意的是,世界上第一座全焊接公路桥于1929年在波兰沃夫其附近的S?udwia Maurzyce河上建成LPL下注官网,该大桥是由华沙工业学院的斯特藩·布莱林(Stefan Bry?a)于1927年设计的。

1920年代,焊接技术获得重大突破。1920年出现了自动焊接,通过自动送丝装置来保证电弧的连贯性。?;て逶谡庖皇逼诘玫搅斯惴旱闹厥?LPL下注官网。因为在焊接过程中,处于高温状态下的金属会与大气中的氧气和氮气发生化学反应,因此产生的空泡和化合物将影响接头的强度LPL下注官网。解决方法是LPL下注官网,使用氢气、氩气、氦气来隔绝熔池和大气。接下来的10年中LPL下注官网,焊接技术的进一步发展使得诸如铝和镁这样的活性金属也能焊接LPL下注官网LPL下注官网。1930年代至第二次世界大战期间LPL下注官网,自动焊、交流电和活性剂的引入大大促进了弧焊的发展。

20世纪中叶LPL下注官网,科学家及工程师们发明了多种新型焊接技术。 1930年发明的螺柱焊接(植钉焊),很快就在造船业和建筑业中广泛使用LPL下注官网。同年发明的埋弧焊,直到今天还很流行LPL下注官网。钨极气体?;さ缁『冈诰甘甑姆⒄购?,终于在1941年得以最终完善。随后在1948年LPL下注官网,熔化极气体?LPL下注官网;さ缁『甘沟糜猩鹗舻目焖俸附映晌赡?,但这一技术需要消耗大量昂贵的?;て?。采用消耗性焊条作为电极的手工电弧焊是在1950年代发展起来的LPL下注官网,并迅速成为最流行的金属弧焊技术LPL下注官网。 1957年,药芯焊丝电弧焊首次出现,它采用的自?;ず杆康缂捎糜谧远附?,大大提高了焊接速度。同一年,等离子弧焊发明LPL下注官网。电渣焊发明于1958年,气电焊则于1961年发明。

焊接技术在近年来的发展包括:1958年的电子束焊接能够加热面积很小的区域,使得深处和狭长形工件的焊接成为可能。其后激光焊接于1960年发明LPL下注官网,在其后的几十年岁月中,它被证明是最有效的高速自动焊接技术LPL下注官网。不过,电子束焊与激光焊两种技术由于其所需配备价格高昂,其应用范围受到限制。

金属焊接

焊接过程中,工件和焊料熔化形成熔融区域,熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中LPL下注官网,通?;剐枰┘友沽?LPL下注官网。焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末LPL下注官网,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊LPL下注官网。20世纪早期,随着第一次和第二次世界大战开战LPL下注官网,对军用器材廉价可靠的连接方法需求极大LPL下注官网,故促进了焊接技术的发展。今天LPL下注官网,随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用,研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,以进一步提高焊接质量。

物理本质

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.

促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压LPL下注官网,或同时加热又加压.

焊接的分类

金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类.

在熔焊的过程中,如果大气与高温的熔池直接接触的话LPL下注官网,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素LPL下注官网。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔LPL下注官网、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。

为了提高焊接质量,人们研究出了各种?;し椒?。例如,气体盠PL下注官网;さ缁『妇褪怯秒睱PL下注官网、二氧化碳等气体隔绝大气,以?;ず附邮钡牡缁『腿鄢芈?;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧LPL下注官网,就可以?;ず柑踔杏幸嬖孛?、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝LPL下注官网。

各种压焊方法的共同特点,是在焊接过程中施加压力,而不加填充材料。多数压焊方法,如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有像熔焊那样的,有益合金元素烧损和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程LPL下注官网,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低LPL下注官网、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。

焊接时形成的LPL下注官网,连接两个被连接体的接缝称为焊缝LPL下注官网。焊缝的两侧在焊接时LPL下注官网,会受到焊接热作用,而发生了组织和性能变化LPL下注官网,这一区域被称作为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等方面的不同LPL下注官网。恶化焊接性这就需要调整焊接的条件,焊前对焊件接口处的预热、焊时保温和焊后热处理,可以改善焊件的焊接质量。

另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形LPL下注官网。重要产品焊后都需要消除焊接应力LPL下注官网,矫正焊接变形。

现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的LPL下注官网、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头LPL下注官网,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关LPL下注官网。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。

对接接头焊缝的横截面形状LPL下注官网,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式LPL下注官网。焊接较厚的钢板时LPL下注官网,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时LPL下注官网,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。

厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高LPL下注官网。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。

搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用LPL下注官网。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。

采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似LPL下注官网。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝LPL下注官网,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。

角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时LPL下注官网,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。

焊接产品比铆接件LPL下注官网、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺LPL下注官网,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少LPL下注官网,而且日益重要的加工工艺方法LPL下注官网。

在近代的金属加工中LPL下注官网,焊接比铸造LPL下注官网LPL下注官网、锻压工艺发展较晚,但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%LPL下注官网,铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。

未来的焊接工艺LPL下注官网,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源LPL下注官网;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。

另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机LPL下注官网;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人LPL下注官网,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件LPL下注官网LPL下注官网。

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