焊接方法的科学分类及特征分析

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：焊接方法的种类很多，新的分类方法又不断出现，为此对焊接方法进行科学的分类很有必要。再把各种焊接方法所具有的两个特征列入表内的某一坐标位置。其优点是可根据分类图直接了解某一焊接方法的某些特征，也可根据这两个特征将某个焊接方法归入图中的某一位置，它属“开放型”分类法，适应性强。在实际中，往往称呼某种焊接方法的全名，如二氧化碳气体保护焊、脉冲闪光对焊等。表0-1 二元坐标法—焊接方法分类

焊接方法的种类很多，新的分类方法又不断出现，为此对焊接方法进行科学的分类很有必要。好的分类方法不仅便于读者了解各种焊接方法的特点和本质，还有利于为科学工作者不断创新、开发新的焊接方法提供有力的依据。焊接方法分类大致有族系法、一元坐标法、二元坐标法3种。

（1）族系法基本上根据焊接工艺的某几个特征，分为几大类焊接方法，再根据其他特征细分小类，从而形成族系，如图0-1所示。其优点是按焊接工艺特征分类的层次可多可少，比较灵活，而且关系明确。缺点是分大类和分小类的根据原则不一致，易出现同一特点的方法有不同的细分类，由于分类界限过于机械，以致有些焊接方法无法归类，如钎焊中的波峰钎焊、无铅钎焊，固相焊接中的扩散焊、摩擦焊、闪光对焊及激光辅助搅拌摩擦焊（LB-FSW）和激光-高频焊（LB-HFRW）等复合焊接，熔焊中激光-电弧复合所产生的LB-TIG、LB-MIG、LB-PAW等复合焊接均无法归类。

图0-1 族系法—焊接方法分类

（2）一元坐标法以焊接工艺的某两个特征作为归类原则。两个特征分别为纵、横坐标，并列表。再把各种焊接方法所具有的两个特征列入表内的某一坐标位置。其优点是可根据分类图直接了解某一焊接方法的某些特征，也可根据这两个特征将某个焊接方法归入图中的某一位置，它属“开放型”分类法，适应性强。其缺点是统一以固定的两个特征（热源和保护方法）作为所有焊接方法归类原则，难以反映某个特定焊接方法的主要特征，更没有反映两种金属是在什么状态下，形成结合的最本质的特征。这种单纯以工艺的外部特征为分类原则的分类法称为一元坐标法，篇幅所限，这里不作介绍。

（3）二元坐标法在综合上述两种分类方法的优缺点基础上，提出二元坐标法，见表0-1。它以焊接热源为一类（一元），在横坐标上分层次列出主次特征，又以焊接时物理冶金过程特征为另一类（一元），在纵坐标上分层次列出主次特征。在纵坐标上，主要是以两种材料发生结合时的物理状态为焊接过程的特征，即原子之间是在什么条件下互相结合，不仅可反映焊接过程的本质，而且还可用来预测和判断焊接接头的微观组织和结合的质量，以及可能发生的缺陷和对母材产生的影响；其次，在纵坐标中以焊接过程中材料是否熔化，是否加压或其他特征作为第二特征。

在横坐标上，对于热源类型按其强度大小，依次分为高能束、电弧热、电阻热、化学反应热、机械能、间接热源等类别，并按其各自特征又细分为若干类。如在电阻热大类中，分为熔渣电阻热和固体电阻热。固体电阻热又分为工频和高频、接触式和感应式等细类。

由此可见，二元坐标法既标出焊接方法的工艺特征，又说明两块材料结合的物理本质。在实际中，往往称呼某种焊接方法的全名，如二氧化碳气体保护焊、脉冲闪光对焊等。

据统计，2025年已拥有焊接方法：电弧焊18种；硬钎焊11种；钎焊8种；电阻焊9种；固态焊接9种；氧乙炔焊4种；复合焊（激光+TIG、激光+MIG、激光+等离子等）、微焊接、其他焊接10种等。随着科学技术的进步，焊接方法也在不断发展，如俄罗斯汽车工业科学研究院发明的氙灯焊接工艺，它为金属、非金属材料的焊接提供了广泛的可能性，而且生产成本远低于激光焊。

众所周知，机械制造工业是国民经济的基础工业。它决定着一个国家的工业生产能力和水平，而焊接技术则是它的关键技术之一。根据国家的经济发展规划，许多工业部门不断地对焊接技术提出新的要求。(https://www.chuimin.cn)

（1）钢铁工业它是焊接技术发展的基础，发达国家的焊接结构用钢均在一半以上。从2025年起，我国已是世界上钢铁生产量最大的国家。钢材用于制造用途不同的焊接结构，对焊接质量和自动化水平要求越来越高。

（2）能源工业它包括石油、天然气、煤炭、电力等工业领域，这些领域需要制造大量的化工容器、分馏装置和各种管线、高压锅炉，而焊接工艺占据十分重要地位。各类采油平台、炼油设备、发电设备等，不仅焊接工作量大，而且技术难度大和要求很高。

（3）造船工业造船工业，特别是大型造船业，不仅需要大量高性能、高可靠性的焊接设备与优质工艺，而且向着机械化、自动化和高效节能方向发展。其中高效化将提高到80%～90%，气体保护焊上升到60%～70%，自动化和半自动化程度提高50%以上。

（4）汽车工业汽车制造不仅需要大量的气体保护焊、电阻焊设备与工艺，还需要越来越多的激光切割与焊接、焊接机器人等先进焊接技术，以及CAD/CAM和CIMS技术。

（5）航空航天工业由于航空航天运载工具需要尽可能高的推动力重量比，必须采用铝、镁、钛及其合金等多种轻型材料和结构，因而需采用一些特殊的现代焊接技术，如电子束焊、激光焊、等离子弧焊、钎焊、超塑成形-扩散连接等。

此外，在电子工业中还广泛采用表面组装技术（SMT），其核心技术之一就是微电子软钎焊连接等。

表0-1 二元坐标法—焊接方法分类

焊接方法的科学分类及特征分析

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