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    焊接

    2019-06-20

    大型床身加工講解焊接。

    焊接,也稱作熔接、镕接,是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術。 焊接通過下列三種途徑達成接合的目的:

    1、熔焊——加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池,熔池冷卻凝固后便接合,必要時可加入熔填物輔助,它是適合各種金屬和合金的焊接加工,不需壓力。

    2、壓焊——焊接過程必須對焊件施加壓力,屬于各種金屬材料和部分金屬材料的加工。

    3、釬焊——采用比母材熔點低的金屬材料做釬料,利用液態釬料潤濕母材,填充接頭間隙,并與母材互相擴散實現鏈接焊件。適合于各種材料的焊接加工,也適合于不同金屬或異類材料的焊接加工。

    現代焊接的能量來源有很多種,包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。除了在工廠中使用外,焊接還可以在多種環境下進行,如野外、水下和太空。無論在何處,焊接都可能給操作者帶來危險,所以在進行焊接時必須采取適當的防護措施。焊接給人體可能造成的傷害包括燒傷、觸電、視力損害、吸入有毒氣體、紫外線照射過度等。

    19世紀末之前,唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數百年的金屬鍛焊。Z早的現代焊接技術出現在19世紀末,先是弧焊和氧燃氣焊,稍后出現了電阻焊。

    20世紀早期,第一次世界大戰和第二次世界大戰中對軍用設備的需求量很大,與之相應的廉價可靠的金屬連接工藝受到重視,進而促進了焊接技術的發展。戰后,先后出現了幾種現代焊接技術,包括目前Z流行的手工電弧焊、以及諸如熔化極氣體保護電弧焊、埋弧焊(潛弧焊)、藥芯焊絲電弧焊和電渣焊這樣的自動或半自動焊接技術。

    20世紀下半葉,焊接技術的發展日新月異,激光焊接和電子束焊接被開發出來。今天,焊接機器人在工業生產中得到了廣泛的應用。研究人員仍在深入研究焊接的本質,繼續開發新的焊接方法,并進一步提高焊接質量。

    金屬連接的歷史可以追溯到數千年前,早期的焊接技術見于青銅時代和鐵器時代的歐洲和中東。數千年前的古巴比倫兩河文明已開始使用軟釬焊技術。公元前340年,在制造重達5.4噸的古印度德里鐵柱時,人們就采用了焊接技術 。

    中世紀的鐵匠通過不斷鍛打紅熱狀態的金屬使其連接,該工藝被稱為鍛焊。維納重·比林格塞奧于1540年出版的《火焰學》一書記述了鍛焊技術。歐洲文藝復興時期的工匠已經很好地掌握了鍛焊,接下來的幾個世紀中,鍛焊技術不斷改進。到19世紀時,焊接技術的發展突飛猛進,其風貌大為改觀。1800年,漢弗里·戴維爵士發現了電??;稍后隨著俄國科學家尼庫萊·斯拉夫耶諾夫與美國科學家C·L·哥芬(C. L. Coffin)發明的金屬電極推動了電弧焊工藝的成型。電弧焊與后來開發的采用碳質電極的碳弧焊,在工業生產上得到廣泛應用。1900年左右,A·P·斯特羅加諾夫在英國開發出可以提供更穩定電弧的金屬包敷層碳電極;1919年,C·J·霍爾斯拉格(C. J. Holslag)首次將交流電用于焊接,但這一技術直到十年后才得到廣泛應用。

    電阻焊在19世紀的Z后十年間被開發出來,第一份關于電阻焊的專利是伊萊休·湯姆森于1885年申請的,他在接下來的15年中不斷地改進這一技術。鋁熱焊接和可燃氣焊接發明于1893年。埃德蒙·戴維于1836年發現了乙炔,到1900年左右,由于一種新型氣炬的出現,可燃氣焊接開始得到廣泛的應用。由于廉價和良好的移動性,可燃氣焊接在一開始就成為Z受歡迎的焊接技術之一。但是隨著20世紀之中,工程師們對電極表面金屬敷蓋技術的持續改進(即助焊劑的發展),新型電極可以提供更加穩定的電弧,并能夠有效地隔離基底金屬與雜質,電弧焊因此能夠逐漸取代可燃氣焊接,成為使用Z廣泛的工業焊接技術。

    第一次世界大戰使得對焊接的需求激增,各國都在積極研究新型的焊接技術。英國主要采用弧焊,他們制造了第一艘全焊接船體的船舶弗拉戈號。大戰期間,弧焊亦首次應用在飛機制造上,如許多德國飛機的機體就是通過這種方式制造的。 另外值得注意的是,世界上第一座全焊接公路橋于1929年在波蘭沃夫其附近的S?udwia Maurzyce河上建成,該大橋是由華沙工業學院的斯特藩·布萊林(Stefan Bry?a)于1927年設計的。

    1920年代,焊接技術獲得重大突破。1920年出現了自動焊接,通過自動送絲裝置來保證電弧的連貫性。保護氣體在這一時期得到了廣泛的重視。因為在焊接過程中,處于高溫狀態下的金屬會與大氣中的氧氣和氮氣發生化學反應,因此產生的空泡和化合物將影響接頭的強度。解決方法是,使用氫氣、氬氣、氦氣來隔絕熔池和大氣。接下來的10年中,焊接技術的進一步發展使得諸如鋁和鎂這樣的活性金屬也能焊接。1930年代至第二次世界大戰期間,自動焊、交流電和活性劑的引入大大促進了弧焊的發展。

    20世紀中葉,科學家及工程師們發明了多種新型焊接技術。 1930年發明的螺柱焊接(植釘焊),很快就在造船業和建筑業中廣泛使用。同年發明的埋弧焊,直到今天還很流行。鎢極氣體保護電弧焊在經過幾十年的發展后,終于在1941年得以Z終完善。隨后在1948年,熔化極氣體保護電弧焊使得有色金屬的快速焊接成為可能,但這一技術需要消耗大量昂貴的保護氣體。采用消耗性焊條作為電極的手工電弧焊是在1950年代發展起來的,并迅速成為Z流行的金屬弧焊技術。 1957年,藥芯焊絲電弧焊首次出現,它采用的自保護焊絲電極可用于自動化焊接,大大提高了焊接速度。同一年,等離子弧焊發明。電渣焊發明于1958年,氣電焊則于1961年發明。

    焊接技術在近年來的發展包括:1958年的電子束焊接能夠加熱面積很小的區域,使得深處和狹長形工件的焊接成為可能。其后激光焊接于1960年發明,在其后的幾十年歲月中,它被證明是Z有效的高速自動焊接技術。不過,電子束焊與激光焊兩種技術由于其所需配備價格高昂,其應用范圍受到限制。


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