第一章 焊接概述

第一節(jié) 焊接技術(shù)及其發(fā)展

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，作為機(jī)械制造中重要手段之一的焊接技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的各個部門。在橋梁、貯罐、壓力容器、船舶等金屬結(jié)構(gòu)中，焊接已成為不可缺少的加工技術(shù)，沒有現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，就不會有現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的今天。一個國家的焊接技術(shù)發(fā)展水平往往也是其工業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志之一。

焊接技術(shù)是一種新興而又古老的加工技術(shù)，鉛-錫焊和銅-金焊，可以追溯到公元3000年前，秦始皇兵馬俑中出土的銅車馬構(gòu)件上就有釬焊焊縫。目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的焊接技術(shù)幾乎都是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是冶金學(xué)、金屬學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)等技術(shù)的迅速發(fā)展所帶來的現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)物，如焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)電弧焊、電阻焊、超聲波焊、電子束焊、摩擦焊、等離子弧焊、激光焊、爆炸焊等，這些焊接技術(shù)與金屬切削加工、壓力加工、鑄造、熱處理等其他金屬加工方法一起構(gòu)成的金屬加工技術(shù)是現(xiàn)代一切機(jī)器制造工業(yè)，包括汽車、船艦、飛機(jī)、航天、原子能、石油化工、電子等工業(yè)部門的基本生產(chǎn)手段。目前全世界鋼產(chǎn)量的70%是通過焊接和切割制成產(chǎn)品，焊接技術(shù)在當(dāng)代制造業(yè)中起著極其重要的作用。

焊接技術(shù)的發(fā)展是以電弧焊和電阻焊為起點(diǎn)的。電弧作為一種氣體導(dǎo)電的物理現(xiàn)象，是在19世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)的，但只是到19世紀(jì)末，電力生產(chǎn)得到發(fā)展以后人們才有條件來研究它的實(shí)際應(yīng)用。1885年俄國人別那爾道斯發(fā)明碳極電弧可以看做是電弧作為工業(yè)熱源應(yīng)用的創(chuàng)始。而電弧焊真正應(yīng)用于工業(yè)，則是在1892年發(fā)現(xiàn)金屬極電弧后，特別是1930年前后出現(xiàn)了薄皮和厚皮焊條以后才逐漸開始的。電阻焊是1886年由美國人發(fā)明的，它的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用也幾乎跟電弧焊同時代。1930年以前，焊接在機(jī)器制造工業(yè)中的作用還是微不足道的。當(dāng)時造船、鍋爐、飛機(jī)等制造工業(yè)基本上還是用鉚接方法。這種鉚接方法不僅生產(chǎn)效率極低，而且連接質(zhì)量也不能滿足船體、飛機(jī)等產(chǎn)品的發(fā)展要求。1930年以后，電弧焊和電阻焊逐漸取代鉚接，到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了20多種基本焊接技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展也帶動著焊接技術(shù)的發(fā)展。隨著航天、原子能、電子、石油化工、海洋開發(fā)等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，一方面，這些領(lǐng)域不斷提出各種使用要求（如動載、強(qiáng)韌性、高壓、高溫、低溫、耐蝕等）、各種結(jié)構(gòu)形式（如壁厚或截面直徑從幾微米至數(shù)千毫米）和各種金屬材料的焊接問題：例如，造船和海洋開發(fā)工業(yè)的發(fā)展要求解決大面積拼板、大型立體框架結(jié)構(gòu)自動焊及各種低合金高強(qiáng)度鋼的焊接問題；石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展要求解決各種耐高溫、耐低溫及耐腐蝕性介質(zhì)的壓力容器焊接問題；航空及航天工業(yè)則要求解決鋁、鈦等金屬結(jié)構(gòu)的焊接問題；重型機(jī)械工業(yè)的發(fā)展要求解決大截面構(gòu)件的拼接；電子及精密儀表制造工業(yè)的發(fā)展則要求解決大量微型精密件的焊接；另一方面，當(dāng)代的計(jì)算機(jī)、電子與信息技術(shù)對制造業(yè)的推動與進(jìn)步所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于“制造的機(jī)械化”。它更是一種將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的強(qiáng)大工具，已經(jīng)并將更有力地促進(jìn)傳統(tǒng)制造的轉(zhuǎn)型升級。至今，焊接產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)型升級，高端裝備和重大工程的需求正推動傳統(tǒng)的焊接產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的先進(jìn)制造模式轉(zhuǎn)變，在擺脫依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行生產(chǎn)的同時，開拓出具有現(xiàn)代工業(yè)特征的“高精度控形”和“低損傷控性”的新一代制造理念，進(jìn)而創(chuàng)立一流的焊接工藝、研發(fā)一流的焊接材料、打造一流的焊接裝備并實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的高性能和高品質(zhì)。