第一章 焊接概述

第一节 焊接技术及其发展

随着现代工业技术的高速发展，作为机械制造中重要手段之一的焊接技术，已被广泛应用于机械制造业的各个部门。在桥梁、贮罐、压力容器、船舶等金属结构中，焊接已成为不可缺少的加工技术，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天。一个国家的焊接技术发展水平往往也是其工业和科学技术发展的标志之一。

焊接技术是一种新兴而又古老的加工技术，铅-锡焊和铜-金焊，可以追溯到公元3000年前，秦始皇兵马俑中出土的铜车马构件上就有钎焊焊缝。目前工业生产中广泛应用的焊接技术几乎都是19世纪末、20世纪初的现代科学技术，特别是冶金学、金属学、力学、电子学等技术的迅速发展所带来的现代工业的产物，如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电阻焊、超声波焊、电子束焊、摩擦焊、等离子弧焊、激光焊、爆炸焊等，这些焊接技术与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等其他金属加工方法一起构成的金属加工技术是现代一切机器制造工业，包括汽车、船舰、飞机、航天、原子能、石油化工、电子等工业部门的基本生产手段。目前全世界钢产量的70%是通过焊接和切割制成产品，焊接技术在当代制造业中起着极其重要的作用。

焊接技术的发展是以电弧焊和电阻焊为起点的。电弧作为一种气体导电的物理现象，是在19世纪初被发现的，但只是到19世纪末，电力生产得到发展以后人们才有条件来研究它的实际应用。1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧可以看做是电弧作为工业热源应用的创始。而电弧焊真正应用于工业，则是在1892年发现金属极电弧后，特别是1930年前后出现了薄皮和厚皮焊条以后才逐渐开始的。电阻焊是1886年由美国人发明的，它的大规模工业应用也几乎跟电弧焊同时代。1930年以前，焊接在机器制造工业中的作用还是微不足道的。当时造船、锅炉、飞机等制造工业基本上还是用铆接方法。这种铆接方法不仅生产效率极低，而且连接质量也不能满足船体、飞机等产品的发展要求。1930年以后，电弧焊和电阻焊逐渐取代铆接，到目前为止，已经发展了20多种基本焊接技术。先进制造技术的发展也带动着焊接技术的发展。随着航天、原子能、电子、石油化工、海洋开发等领域的迅猛发展，一方面，这些领域不断提出各种使用要求（如动载、强韧性、高压、高温、低温、耐蚀等）、各种结构形式（如壁厚或截面直径从几微米至数千毫米）和各种金属材料的焊接问题：例如，造船和海洋开发工业的发展要求解决大面积拼板、大型立体框架结构自动焊及各种低合金高强度钢的焊接问题；石油化学工业的发展要求解决各种耐高温、耐低温及耐腐蚀性介质的压力容器焊接问题；航空及航天工业则要求解决铝、钛等金属结构的焊接问题；重型机械工业的发展要求解决大截面构件的拼接；电子及精密仪表制造工业的发展则要求解决大量微型精密件的焊接；另一方面，当代的计算机、电子与信息技术对制造业的推动与进步所产生的深远影响远远不止于“制造的机械化”。它更是一种将专业知识转化为生产力的强大工具，已经并将更有力地促进传统制造的转型升级。至今，焊接产业正在转型升级，高端装备和重大工程的需求正推动传统的焊接产业向数字化、网络化、智能化的先进制造模式转变，在摆脱依靠经验进行生产的同时，开拓出具有现代工业特征的“高精度控形”和“低损伤控性”的新一代制造理念，进而创立一流的焊接工艺、研发一流的焊接材料、打造一流的焊接装备并实现其产品的高性能和高品质。