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现代焊接技术的发展历程及应用

【摘要】:现代意义的焊接技术出现在19世纪初的西方国家。1885年俄罗斯Benardos发明碳弧焊,1888年俄罗斯Slavianoff发明金属电极电弧焊,1890年法国出现了氧乙炔焊,从此焊接技术开始得到迅速发展,成为现代制造技术的重要组成部分。图1-1所示为焊接技术的重要发展历程。新材料及新结构的应用也促进了钎焊,胶接等先进连接技术的发展,甚至催生了熔钎焊、点焊胶接、激光胶焊等复合制造技术的应用。

焊接是采用物理化学的方法,使分离的材料产生原子或分子结合,形成具有一定性能要求的整体。焊接与胶接、机械连接等同属材料连接技术。

人类历史上应用最早的焊接技术是钎焊。公元前4000年美索布达尼亚人就开始用Pb或Sn来连接铜,公元前350年罗马人开始用Sn-Pb合金连接Pb制水管或Cu制金属工具。我国在春秋中晚期开始采用Sn或Sn-Pb合金作为钎料。安徽舒城九里墩春秋墓出土的鼓座,上面的龙身就是先铸造成若干段再钎焊成整体,钎焊处仍残留有大块锡钎料;曾候乙墓出土的铜尊,采用53Sn-41Pb的钎料,钟荀铜套的钎料成分为39Sn-61Pb,已与现今的某些钎料组成接近。著名的秦兵马俑出土的铜车马采用了青铜铸焊技术,焊接质量上乘,认为是2000年前的中国焊接技术。1000年前的唐代,我国已掌握了铁器的锻焊技术,正如《天工开物》所述:“凡铁性逐节粘合,涂黄泥于接口之上,入火挥锤,泥渣成枵而去,取其神气为媒合,胶结之后,非灼红斧斩,永不可断”。

现代意义的焊接技术出现在19世纪初的西方国家。1885年俄罗斯Benardos发明碳弧焊,1888年俄罗斯Slavianoff发明金属电极电弧焊,1890年法国出现了氧乙炔焊,从此焊接技术开始得到迅速发展,成为现代制造技术的重要组成部分。图1-1所示为焊接技术的重要发展历程。

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图1-1 焊接技术的重要发展历程

当今,各种焊接工艺技术近百种,采用了力、热、电、光、声及化学等一切可以利用的能源,实现材料的永久连接。焊接技术的应用涉及能源、交通化工航空航天造船与海洋工程、建筑工程、电气工程、微电子等几乎所有的工业领域。随着冶金材料科学的发展、计算机及网络技术的广泛应用,焊接制造技术得到了迅猛发展,现代焊接技术已能适应当前制造业的基本需求。

近年来,重大工程和高端装备制造业的发展,推动了以高效电弧焊、激光复合焊、搅拌摩擦焊为代表的先进焊接技术的进步。新材料及新结构的应用也促进了钎焊,胶接等先进连接技术的发展,甚至催生了熔钎焊、点焊胶接、激光胶焊等复合制造技术的应用。

俗称“钢铁裁缝”的焊接离不开切割技术,等离子、火焰数控切割已广泛应用,激光切割备受关注。同时,焊接结构制造也面临能耗高、材料利用率低和资源与环境压力,迫切需要优质高效、节能环保的焊接新技术。