焊接技术的应用与前景

哈尔滨工业大学

金属工艺学课程论文

题目：焊接技术的应用与前景

院系：能源科学与工程学院

专业：核反应堆工程系

班级：1102301

学号：1110200724

姓名：刘平成

焊接技术的工艺应用与前景

作者：刘平成

(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院核反应堆工程专业，哈尔滨150001)

摘要：制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。本文主要介绍了焊接技术在金属工艺学中的应用，工艺特点，实践，背景与应用前景。

关键词：金属工艺学、学科交叉、工艺流程，焊接技术

Technology application and prospect of welding technology

(Energy Science and Engineering, Nuclear Reactor Engineering of Harbin Institute of Technology,

Harbin 150001)

Abstract：The manufacturing industry is an important pillar of the modern national economy and overall national strength, Metal Technology is a comprehensive research process method for manufacturing metal parts technical disciplines. This paper describes the welding metal technology, process characteristics, practice, background and application prospects.

1 焊接技术的主要研究内容

焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

1.1 焊接分类

在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类.

熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝

而将两工件连接成为一体。

压焊是在加压条件下，使两工件在固态下，实现原子间结合，又称固态焊接。

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。

1.2 焊接产品的特点

焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。

1.3 焊接的主要工艺流程

焊接工艺流程不同于产品制造流程。

焊接工艺流程：根据焊接材料——选择焊接方法——选用焊接材料——选择焊接设备——选择焊接规范参数——焊接操作者——检测检验报告——焊接工艺评定结果。

2 焊接的实践应用

现代焊接技术主要用于重型工业，例如船舶、汽车、建筑施工等制造行业，以及相关的服务业中。

土木工程上常用到手工电弧焊，氩弧焊，电渣压力焊，闪光对焊，氧乙炔焰气焊及切割，及二氧化碳保护焊多用于钢结构安装及有色金属焊接。

塑料焊接多用于各类工程塑料的热熔焊接，其中的塑料粘合应该也属于焊接工艺。

造船锅炉以及各类压力容器的焊接，所需要的焊接工艺要求更高，技术要求更为严格，现场作业，多使用手工电弧焊，氩弧焊，二氧化碳保护焊电渣焊等特殊工艺。

另外还有超声波焊接，爆炸焊等。焊接具有艺术性。焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。

焊接通常是在高温下进行的，而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化：金属母材会发生颜色变化和热变形（即焊接热影响区）；焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理；而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中，在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象：焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中，或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。

3 焊接技术的应用前景

3.1 焊接与新技术的结合

焊接技术自发明至今已有百多年历史，它几乎可以满足当前工业中一切重要产品生产制造的需要。但是新兴工业的发展仍然迫使焊接技术不断前进。微电子工业的发展促进微型连接工艺的和设备的发展；又如陶瓷材料和复合材料的发展促进了真空钎焊、真空扩散焊。

宇航技术的发展也将促进空间焊接技术的发展。

接工艺几乎运用了世界上一切可以利用的热源，其中包括火焰、电弧、电阻、超声波、摩擦、等离子、电子束、激光束、微波等等（我司主要以弧焊、电阻焊自动化焊接设备为主），历史上每一种热源的出现，都伴有新的焊接工艺的出现。但是，至今焊接热源的开发与研究并未终止。

未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。

另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

3.2 焊接技术的发展趋势

1、提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力，第一提高焊接熔敷率，第二个途径则是减少坡口断面及金属熔敷，最突出的成就就是窄间隙焊接。

2、提高准备车间的机械化，自动化水平是当前世界先进工业国家的重点发展方向。

3、焊接过程自动化，智能化是提高焊接质量稳定性，解决恶劣劳动条件的重要方向。

4、新兴工业的发展不断推动焊接技术的前进。

3.3 绿色焊接

众所周知，焊接消耗能量甚大，以焊条电弧焊为例，每台约10KV A，埋弧焊机每台

90KV A，电阻焊机可高达上千KV A，不少新技术的出现就是为了实现这一节能目标。在电阻点焊中，利用电子技术的发展，将交流点焊机改成次级整流点焊机，可以提高焊机的功率因素，减少焊机容量，1000KV A的点焊机可以降低至200KV A,而仍能达到同样的焊接效果。逆变焊机的出现是另外一个成功的例子，它可以减少焊机的重量，提高焊机的功率因率的控制性能，已广泛应用于生产。

参考文献：

[1] 马达．基于组合评价方法的绿色焊接工艺规划评价及系统．焊接技术，2010，4，20

[2]焦立新.焊接仿真技术应用与未来发展.航空制造技术，2008,4,23

[3]殷树言; 刘嘉.数字化弧焊与焊接技术的发展，机电工程，2003,10,30