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焊接技術(shù) 焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料【焊條或焊絲】將兩塊或兩塊以上的母材【待焊接的工件】連接成一個(gè)整體
9 v* j7 P( _# a& e0 X3 l/ Y的操作方法。焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護(hù)焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑
/ b$ R" n; {% D1 w2 E, {, T料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。 8 b: [2 I' Z( }5 C3 _
焊接(welding)
4 f M$ r( b) b% v. T% { 焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，
1 w) V8 M9 G( r" k6 S" A也可用于非金屬。& Y" Q' h5 ]- p( L
焊接技術(shù)的發(fā)展歷史5 V& J1 B) \& X) Z' t9 c
焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國(guó)商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，0 `! ^& H: q [" D' q+ k9 t$ q
其表面銅與鐵的熔合線蜿蜒曲折，接合良好。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。經(jīng)分析，所用
* S4 N$ F7 b0 v的與現(xiàn)代軟釬料成分相近。1 `, Y R& k- o9 M
戰(zhàn)國(guó)時(shí)期制造的刀劍，刀刃為鋼，刀背為熟鐵，一般是經(jīng)過加熱鍛焊而成的。據(jù)明朝宋應(yīng)星所著《天工開物》一書記載：中國(guó)古代將
6 E# ]7 _; m9 O1 l. @9 }4 K( z+ z銅和鐵一起入爐加熱，經(jīng)鍛打制造刀、斧；用黃泥或篩細(xì)的陳久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船錨。中世紀(jì)，在敘利亞大馬士革也曾用
4 @( p. R4 A3 d) I d鍛焊制造兵器。2 B3 i! z \, Q2 G% t
古代焊接技術(shù)長(zhǎng)期停留在鑄焊、鍛焊和釬焊的水平上，使用的熱源都是爐火，溫度低、能量不集中，無法用于大截面、長(zhǎng)焊縫工件的; H5 g4 _% J5 }+ P/ c" B
焊接，只能用以制作裝飾品、簡(jiǎn)單的工具和武器。
5 t) ]8 o( u k# b% v 19世紀(jì)初，英國(guó)的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫?zé)嵩矗?885～1887年,俄國(guó)的別納爾多斯發(fā)明碳極電弧焊鉗；8 s3 z# u" k. v J9 c1 m N9 L; j9 P
1900年又出現(xiàn)了鋁熱焊。( L9 _9 X, D% a
20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，電弧比較穩(wěn)定，焊接熔池受到熔渣保護(hù)，焊接質(zhì)量得到提高，
$ {* a/ ?8 A! V* e! o! G7 A使手工電弧焊進(jìn)入實(shí)用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法。
/ ~" l) ?. ?# ^* R ?) F0 D# ~ 在此期間，美國(guó)的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動(dòng)電弧焊機(jī)，從而成為焊接機(jī)械化、自動(dòng)化的開端。1930年美國(guó)的
1 p1 d: A* n$ g F- w羅賓諾夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展。40年代，為適應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰3 Y: _* W5 P- l6 j; P
性氣體保護(hù)焊相繼問世。
( g( r: U8 d+ B' V 1951年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊，成為大厚度工件的高效焊接法。1953年，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，6 {# |+ n* x5 l4 }- ?
促進(jìn)了氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用和發(fā)展，如出現(xiàn)了混合氣體保護(hù)焊、藥芯焊絲氣渣聯(lián)合保護(hù)焊和自保護(hù)電弧焊等。
) A" U* C) w# s$ z: ]9 J 1957年美國(guó)的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；40年代德國(guó)和法國(guó)發(fā)明的電子束焊，也在50年代得到實(shí)用和進(jìn)一步發(fā)展；60年代又出現(xiàn)激光焊等離- k7 W" ]8 e" D1 X9 O. M4 A1 r0 w$ _
子、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著高能量密度熔焊的新發(fā)展，大大改善了材料的焊接性，使許多難以用其他方法焊接的材料和結(jié)構(gòu)6 m% ]! t' Q' e( B+ q$ U! X
得以焊接。3 v) I* C: T7 m" t- e% l( W
其他的焊接技術(shù)還有1887年，美國(guó)的湯普森發(fā)明電阻焊，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；縫焊是壓焊中最早的半機(jī)械化焊接方法，隨著縫焊
- ?- Q1 B9 x& G( y' h過程的進(jìn)行，工件被兩滾輪推送前進(jìn)；二十世紀(jì)世紀(jì)20年代開始使用閃光對(duì)焊方法焊接棒材和鏈條。至此電阻焊進(jìn)入實(shí)用階段。1956年，美
+ y. C& w2 \; j; p, T' l! }- N國(guó)的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊；1959年，美國(guó)斯坦福研究所研究成功爆炸焊；50年代末蘇聯(lián)又制成真空擴(kuò)散焊設(shè)備。4 f' R X5 z1 s& Z a9 o( \
焊接工藝, h" r- q" [ H4 z
金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。" H: i. I! x$ R2 j3 Z4 [0 [
熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔
+ u3 q' L" ~+ U& W池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。
- q' @2 W8 e6 F9 B. O6 K+ R' ~ 在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在
1 b; ]+ t. Y) C. ~6 k4 I4 }% j7 v' \隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。0 G, m3 h; G) q/ ]1 T$ n
為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧2 a' \5 |, f/ g
和熔池率；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池
8 k8 F, {3 c* Q. X冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。% @ f/ `- a# C, S h4 I! a! b
壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)% W5 t/ b. `2 k$ B
，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。# N' b+ L' d/ r
各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，
$ R$ a0 k" X. E ]因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡(jiǎn)化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于7 g. M. p7 \7 Y8 {9 S U7 \
加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。! J3 ?/ u$ C$ h+ @( ~* m
釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，1 b* p+ |* ?4 V0 @. p) b
填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。
0 b6 q9 y: H$ k. v# z3 }+ a 焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱+ D( ~3 h% b$ n
為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件7 o# y/ G# r* ?+ r. Q; T! ]6 T; O5 M
性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。7 q5 P7 j% i9 Y+ l
另外，焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)7 W4 u0 t4 D7 k. W
生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力，矯正焊接變形。
- P# V) y' D5 v- R 現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭，接頭處
) H) x! D/ v+ D0 S的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對(duì)接、搭接、丁字接(正交接)和4 O+ L [4 P+ S% f' r$ Q f+ \" Y
角接等。0 u: O, m" r" f& d( ]
對(duì)接接頭焊縫的橫截面形狀，決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí)，為了焊透而在接邊處開出
, J+ p: ?: P; [8 M3 F# H) n各種形狀的坡口，以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí)，除保證焊透外還應(yīng)
4 S; z; ^1 v2 h7 l4 R考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。
$ J" X- C' |" Q: n8 m 厚度不同的兩塊鋼板對(duì)接時(shí)，為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，常把較厚的板邊逐漸削薄，達(dá)到兩接邊處等厚。對(duì)接接頭* E. Y# t' l9 @8 U9 [. H
的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接，常優(yōu)先采用對(duì)接接頭的焊接。3 p5 W; Y, Z) B" m% Q4 ]1 ]; Z
搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單，裝配方便，焊接變形和殘余應(yīng)力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時(shí)常采用。一般來說，
# L$ k) `2 J8 T: }" L9 U0 `搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。
( G' ~( h( ]! T8 `- o' C 采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點(diǎn)與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方& v- h* `6 h" T0 e( p- Y
向垂直時(shí)便成為正面角焊縫，這時(shí)焊縫表面形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中；焊透的角焊縫受力情況與對(duì)接接頭相似。
. a% a, G* O9 S) K1 _2 N+ H6 l 角接頭承載能力低，一般不單獨(dú)使用，只有在焊透時(shí)，或在內(nèi)外均有角焊縫時(shí)才有所改善，多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。0 E- G5 h3 l7 }% _; n: G0 ^
焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對(duì)于交通運(yùn)輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。3 o1 U# Y( w! J3 s- i
發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有
6 d. k/ y' F1 o; H9 `& V& d% P效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種6 d/ b' @9 h$ B9 j+ |4 ?
不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。
/ ?# X! m5 V" P! U) m* o' T7 z3 l 在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%，鋁和鋁合金焊接4 |- p. j# l/ P. P4 F1 m, \
結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。5 E5 j' p0 N) A! W. W
未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、3 G3 r! E7 R0 \* p
等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。
1 W- ~' h* s' y% G. v0 Q% ` 另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平，如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動(dòng)化
5 y3 w; h+ r( V) D, z5 o/ v9 f& {的專用焊機(jī)；在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人，可以提高焊接生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。6 Z! r1 G) Q. f8 q
塑料焊接
9 M3 e- ]8 H( k/ M7 e" P$ f2 a 采用加熱和加壓或其他方法使熱塑性塑料制品的兩個(gè)或多個(gè)表面熔合成為一個(gè)整體的方法。
; y% Z0 s! [# N7 ]. f7 S/ f9 T 焊接作業(yè)中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的原因
1 ^' m- Y& T' C (1)焊接切割作業(yè)時(shí)，尤其是氣體切割時(shí)，由于使用壓縮空氣或氧氣流的噴射，使火星、熔珠和鐵渣四處飛濺（較大的熔珠和鐵渣能
0 N7 Q# u* Z3 [ W飛濺到距操作點(diǎn)5m以外的地方），當(dāng)作業(yè)環(huán)境中存在易燃、易爆物品或氣體時(shí)，就可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。
% Q" d0 p6 y8 W! W0 R (2)在高空焊接切割作業(yè)時(shí)，對(duì)火星所及的范圍內(nèi)的易燃易爆物品未清理干凈，作業(yè)人員在工作過程中亂扔焊條頭，作業(yè)結(jié)束后未認(rèn) |- ?! A/ X5 a! w+ e+ M
真檢查是否留有火種。
3 r0 V6 f' f0 s; V4 ~ F$ M (3)氣焊、氣割的工作過程中未按規(guī)定的要求放置乙炔發(fā)生器，工作前未按要求檢查焊（割）炬、橡膠管路和乙炔發(fā)生器的安全裝置。" W2 H6 D% |; b+ q4 g
(4)氣瓶存在制定方面的不足，氣瓶的保管充灌、運(yùn)輸、使用等方面存在不足，違反安全操作規(guī)程等。
* l( N# J3 P/ A+ J" Q (5)乙炔、氧氣等管道的制定、安裝有缺陷，使用中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和整改其不足。, G, q8 c/ v4 {6 E
(6)在焊補(bǔ)燃料容器和管道時(shí)，未按要求采取相應(yīng)措施。在實(shí)施置換焊補(bǔ)時(shí)，置換不徹底，在實(shí)施帶壓不置換焊補(bǔ)時(shí)壓力不夠致使外% o" C' _9 d, a, h3 T: {
部明火導(dǎo)入等。% f( k% V. K, g- ^0 r
焊接作業(yè)中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的防范措施
& X+ Q1 d, h: ]0 J# g8 N1 r, [ (1)焊接切割作業(yè)時(shí)，將作業(yè)環(huán)境l Om范圍內(nèi)所有易燃易爆一380．( s8 j' _8 N" X: K
物品清理干凈，應(yīng)注意作業(yè)環(huán)境的地溝、下水道內(nèi)有無可燃液體和可燃?xì)怏w，以及是否有可能泄漏到地溝和下水道內(nèi)可燃易爆物質(zhì)，
+ i- ]' a) o. d以免由于焊渣、金屬火星引起災(zāi)害事故。
. c9 Z9 i2 `/ W5 k0 U- ? (2)高空焊接切割時(shí)，禁止亂扔焊條頭，對(duì)焊接切割作業(yè)下方應(yīng)進(jìn)行隔離，作業(yè)完畢應(yīng)做到認(rèn)真細(xì)致的檢查，確認(rèn)無火災(zāi)隱患后方0 D+ z q: k p7 N& ]8 f. r4 I
可離開現(xiàn)場(chǎng)。2 h& l& k! e: x( S& G, @# @( k
(3)應(yīng)使用符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求的氣瓶，在氣瓶的貯存、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。
, n% b& A, ^* I. W1 ] (4)對(duì)輸送可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的管道應(yīng)按規(guī)定安裝、使用和管理，對(duì)操作人員和檢查人員應(yīng)進(jìn)行專門的安全技術(shù)培訓(xùn)。8 x% w' ^+ x" }: q+ x4 R3 a
(5)焊補(bǔ)燃料容器和管道時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定焊補(bǔ)方法。實(shí)施置換法時(shí)，置換應(yīng)徹底，工作中應(yīng)嚴(yán)格控制可燃物質(zhì)的含影實(shí)施- \5 Z, w# g4 |0 t b; l
帶壓不置換法時(shí)，應(yīng)按要求保持一定的電壓。工作中應(yīng)嚴(yán)格控制其含氧量。要加強(qiáng)檢測(cè)，注意監(jiān)護(hù)，要有安全組織措施。
* ], C0 N2 u/ q 內(nèi)容摘要:作為一種工業(yè)技術(shù),焊接的出現(xiàn)迎合了金屬藝術(shù)發(fā)展對(duì)新工藝手段的需要。而在另一方面,金屬在焊接熱量作用下所產(chǎn)生2 `* B; s+ a( _7 c# D" r* ^
的獨(dú)特美妙的變化也滿足了金屬藝術(shù)對(duì)新的藝術(shù)表現(xiàn)語(yǔ)言的需求。在今天的金屬藝術(shù)創(chuàng)作中,焊接可以而且正在被作為一種獨(dú)特的藝術(shù): c- X9 v' j6 F/ p4 j
表現(xiàn)語(yǔ)言而著力加以表現(xiàn)。本文對(duì)這一技術(shù)的出現(xiàn)與運(yùn)用進(jìn)行了分析。 , L, `9 L" |: s3 N U+ m: z; i
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發(fā)表于 2010-3-5 13:10:12
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