第一節(jié) 概述

在金屬加工工藝領域中，焊接是一種發(fā)展非常迅速的加工方法。目前焊接已在能源、交通、建筑，特別是在機械制造行業(yè)中得到了廣泛的應用。早在遠古的銅、鐵器時代，當人類剛開始掌握金屬冶煉技術并用來制作簡單的生產和生活器具時，火焰烙鐵釬焊、鍛接等簡單的金屬連接方法就已為古人所發(fā)現(xiàn)并得到應用。以電弧焊、電阻焊、高能高速焊等為代表的現(xiàn)代焊接工程技術則是在19世紀末到20世紀初的世界第一次工業(yè)革命時期孕育，并在20世紀30年代后逐漸發(fā)展起來的。它既是現(xiàn)代工業(yè)和科學技術發(fā)展的產物，又是現(xiàn)代工業(yè)制造技術的一個重要的基本組成部分。據(jù)統(tǒng)計，目前各種門類的工業(yè)制品中，半數(shù)以上都采用了一種或多種焊接與連接技術。汽車和鐵路車輛、艦船、航空和航天飛行器、原子能反應堆及水力或火力發(fā)電站、石油化工設備、機床和工程施工機械、電機電器、微電子產品、家電等眾多現(xiàn)代工業(yè)產品，以及橋梁、高層建筑、城市高架橋或地鐵、石油或天然氣的遠距離輸送管道、高能粒子加速器等許多重大工程建設中，焊接技術占據(jù)著十分重要的地位。

一、焊接的概念、特點及分類

焊接是一種工業(yè)上常用的形成永久性連接的工藝方法，是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到原子間結合的一種方法。所用能源可以是電能、機械能、化學能、聲能或光能等。

焊接制造具有下列優(yōu)點：

（1）節(jié)省材料與工時。在金屬結構制造業(yè)中，用焊接代替鉚接一般可以節(jié)省金屬材料15%～20%。如圖1-1所示是鉚接結構與焊接結構截面的比較。用焊接代替鉚接制造運輸設備，可減輕自重，這就相對地提高了運輸效率。由于鉚接工序較多，需幾個人同時操作，若用焊接代替鉚接，便可節(jié)省大量的工時與勞動力。

（2）能化大為小，拼小為大。在制造大型結構或復雜的機器零部件時可以用化大為小、化復雜為簡單的辦法來準備坯料，然后用逐次裝配焊接的方法拼小為大。此外，還可以采用焊接和鑄造、鍛造組成的復合工藝，用小型鑄、鍛設備生產大的零部件，以減輕鑄、鍛工作量并降低成本。

（3）可實現(xiàn)不同材料間的連接成形，如銅—鋁連接、高速鋼—碳鋼連接、碳鋼—合金鋼連接都可以通過焊接來實現(xiàn)。可見，焊接可優(yōu)化設計，節(jié)省貴重材料。

（4）可制造密封性構件。可焊接鍋爐、高壓容器、儲油罐、船體等密封性好、工作時不滲漏的空心構件。

按照焊接過程的特點，把焊接技術分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。每類依據(jù)工藝特點又分成若干不同的方法，如圖1-2所示。

二、焊接技術的應用

科學技術發(fā)展到今天，焊接技術已廣泛應用于工農業(yè)生產、航空、航天交通運輸、日常生活等領域。例如，我國自行生產的鍛造水壓機上、下橫梁和活動橫梁及四根立柱，大型汽輪機轉子及大型軋鋼機機架都是數(shù)十噸、數(shù)百噸重的大件，若采用鑄造或鍛造方法生產，則受設備能力限制，生產困難，甚至無法制作。而采用鑄、焊或鍛、焊結構，先分段制造再焊接成整體，則不需過大的設備，簡化了工藝，也降低了成本。我們日常使用的自行車、收錄機、電視機都離不開焊接工藝。至于現(xiàn)代化的交通工具，更是以焊接為主要生產手段。例如，一艘油輪的焊縫總長達1000km；一輛小汽車上的焊點有5000～12000個；一架美國制造的F4U型飛機上的焊點多達100多萬個。

三、焊接結構的制造過程

焊接結構的制造過程是指采用焊接的工藝方法把毛坯、零件和部件連接起來制成焊接結構的生產過程。焊接結構的加工工藝過程如圖1-3所示。

由圖1-3可見，在焊接結構的整個制造過程中，焊接只是其中的一個工序，但它是最主要、最關鍵的一個工序，前面的各工序都是為它作鋪墊和服務的，后續(xù)工序又是對它的補充和完善。焊接的目的是為了獲得各種優(yōu)質的焊接接頭，而焊接結構的整個制造過程是為了獲得具有一定功能的產品或部件。