焊接绪论

应用自动化焊接技术和其他 新型焊接材料和工艺。
中国国家大剧院 2007.9建成。世界最大的穹顶，长轴212.2m,高46.28m，短轴 143.64m,钢结构的总重量达6475吨.北京最深的建筑，最深处为-32.5米（负10楼）
面积25.8万平方米，容80000人，总用钢量11 万吨，其中焊缝总长320km.
接系统；
(7) 针对不断涌现的新材料、新结构，试验研究确定它们的焊 接方法。
三、焊接的优缺点
1、优点
(1) 构造合理，应力集中系数小，接头连接效率高，对 接接头可达100％，而铆接很难达到70％。
(2) 简化结构，减轻自重 由于焊接的强度较高，在同 样承载条件下，可更轻、更薄，对交通运输工具来 说还可因此而节约能量。
主支撑用钢Q460E-Z35，厚110mm，400吨
随着工业生产的发展，对焊接技术提出了多种 多样的要求：
(1)从焊接产品的使用方面，提出了动载、强韧、 高压、高温、低温和耐蚀等要求；
(2)从焊接产品结构形式上，提出了焊接厚壁零 件到精密零件的要求；
(3)从焊接材料的选择上，提出了焊接各种黑色 金属和有色金属的要求。
（5）在电子及精密仪表工业中：要求解决微型精密零 件的焊接。
一方面由于工业生产的发展对焊接技术 提出了高要求；
另一方面由于科学技术的发展又为焊接技 术的进步开拓了新的途径。
二、焊接方法分类及发展
1、焊接方法的分类及特点
在工业生产中应用的焊接方法根据它们的焊接 过程特点可将其分为三大类：
（1）熔化焊 （2）压力焊 （3）钎焊
按所施加焊接能量的不同，压焊可分为： 电阻焊(包括点焊、缝焊、凸焊、对焊) 摩擦焊 超声波焊 扩散焊 冷压焊 爆炸焊 锻焊
(3) 钎焊
采用比母材熔点低的金属材料作钎料（充填材 料），将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母 材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间 隙并与母材相互扩散实现连接焊件的焊接方法。
焊接过程的本质：通过适当的物理化学过程克 服两个困难，使两个分离焊件表面的原子接近到晶 格距离而形成结合力。
一般情况下材料表面是不平整的； 金属表面难免存在着氧化膜和其 他污物。
这些物理化学过程，归结起来不外乎是用各种 能量加热和用各种方法加压两类。
2、焊接在现代工业中的地位
在工业生产中采用的连接方法主要有可拆连接、 不可拆连接两大类。
钎焊时通常要进行保护：抽真空、通保护气 体、使用钎剂。
2、焊接方法的发展
目前工业生产中广泛应用的焊接方法是 19世纪末20世纪初现代科学技术发展的产物。
冶金学、金属学以及电工学的发展，奠 定了焊接工艺及设备的理论基础；
冶金工业、电力工业和电子工业的进步， 则为焊接技术的长远发展提供了有利的物质 和技术条件。
焊接成形原理Fra Baidu bibliotek绪论
焊接结构生产的一般工艺过程
1、焊接及其本质
焊接：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结合的 一种永久性连接方法。
被结合的两个物体可以是各种同类或不同类的 金属、非金属(石墨、陶瓷、塑料等)，也可以是一种 金属与一种非金属。目前工业中应用最普遍的是金 属之间的结合。
钎焊时，通常要清除焊件表面污物，增加钎料 的润湿性，这就需要采用钎剂。
按热源的不同可分为： 火焰钎焊：以乙炔在氧中燃烧的火焰为热源； 感应钎焊：以高频感应电流流过焊件产生的电阻热为热
源； 电阻钎焊：以电阻辐射热为热源； 盐浴钎焊：以高温盐熔液为热源。 按钎料的熔点不同分为： 硬钎焊：钎料熔点在450℃以上（铜焊、银焊） 软钎焊：钎料熔点在450℃以下（锡焊）
焊接方法的分类
(1) 熔化焊：将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 关键：有一个能量集中、温度足够高的局部热源。
按所使用热源的不同，熔焊可分为：
电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源，以电极是否熔 化为特征分为熔化极电弧焊和非熔化极电弧焊两大类；
气焊：以乙炔或其他可燃气体在氧中燃烧的火焰为热源； 铝热焊：以铝热剂的放热反应产生的热为热源； 电渣焊：以熔渣导电时产生的电阻热为热源； 电子束焊：以高速运动的电子流撞击焊件表面所产生的热为
热源； 激光焊：以激光束照射到焊件表面而产生的热为热源。
保护的目的：在熔焊时，为了避免焊接区的高 温金属与空气相互作用而使性能恶化，在焊接区要 实施保护。
保护的方法：造渣、通保护气、抽真空。
(2) 压力焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力 (加热或不加热)，以完成焊接的方法。
为了降低加压时材料的变形抗力，增加材料的 塑性，压焊时在加压的同时常伴随加热措施。
焊接：易于保证焊接结构等强度的要求，相对 来说工艺比较简单，加工成本也比较低廉。
目前，几乎所有部门（如机械制造、石
油化工、交通能源、冶金、电子、航空航天 等）都离不开焊接技术。
“世界第一拱桥”—— 上海卢浦大桥，2003年 建成，全长3900 m，跨 度550m.
为世界跨度最大的全焊 钢结构拱桥，用3.5万 吨厚度为30-100mm的细 晶粒钢焊接而成。
目前的研究工作重心是：
(1) 深入焊接过程动态特征研究； (2) 研究焊接质量参数更直接的检测方法 ； (3) 研究新的实时控制方法，以期实现更精确而有效的焊接过
程；
(4) 继续改进机器人焊机的控制功能； (5) 研究焊接CIMS系统； (6) 针对各种具体的结构生产条件，设计研究专门的自动化焊
(6) 制造周期短，成本低，经济效益好 焊接结构的制造工艺比 铆接结构简单得多，可省去钻孔和划埋头孔等工作。采用现 代分部件制造工艺，很容易实现专业化和批量生产。
(7) 可焊接不同金属材料 采用焊接工艺能把不同金属连接起来， 有效利用材料。焊接结构还可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。
黄浦江上第一座钢结构 拱桥。
总设计师：林元培
西气东输一线 2002.7～2004.10
新疆塔里木盆地的轮 南到上海的输送天然 气的管线，全长约 4,200km 。 管 线 采 用 X70钢，直径1016mm （ 40 英 寸 ） 的 焊 接 螺 旋管和焊接直缝管。
第一条高强度钢的长距离管线
可拆连接：螺钉、键、销钉等，它们通常不用 于制造金属结构，而是用于零件的装配和定位工作 中。
不可拆连接：铆接、焊接和粘接等，它 们通常用于金属结构或零件的制造中。
铆接：应用较早，但它工序复杂、结构笨重、 材料消耗也较大，因此，现代工业中已逐步被焊接 所取代。
粘接：虽然工艺简单，在粘接过程中对被粘材 料的组织和性能不产生任何不良影响，但是其接头 强度一般较低。
(3) 密封性好 焊接结构对水、油、气的密封性都很好， 是理想的密封结构，适合于制造各类容器。
(4) 板厚限制小 铆接在板厚大于50mm时将会十分困难， 而焊接结构高压容器的单层壁厚可达300mm以上。
(5) 设计简单、灵活 铆接结构的连接部分设计相当复杂，而焊 接结构可将结构元件比较简单地对接、角接、T形连接或搭接 成任意结构，较灵活，不像铸、锻工艺对工件形状有很多限 制。
（1）在造船和海洋开发中：要求解决大面积拼板以及 大型立体框架结构的自动焊及各种低合金高强度钢的 焊接；
（2）在石油化学工业的发展中：要求解决耐高温、低 温以及耐各种腐蚀性介质的压力容器焊接；
（3）在航空工业及空间开发中：要求解决大量铝、钛 等轻合金结构的焊接；
（4）在重型机械工业中：要求解决大截面构件的焊接；
2、缺点
（1）产生焊接变形和焊接残余应力； （2）焊接接头的性能不均匀性； （3）止裂性差
思考题：
1、什么是焊接？焊接的实质是什么？ 2、焊接方法与其他连接方法相比有什么优
越性？
1885年发现了气体放电的电弧并发明了电弧焊；
1886年发明了电阻焊，此后逐渐完善为电阻点焊、缝焊和对 焊方法，它几乎与电弧焊同时推向工业应用，逐步取代铆接， 成为工业中广泛应用的两种主要焊接方法；
1930年发明了涂药焊条电弧焊方法，并在此基础上发明了埋 弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊以及二氧化碳气体保护焊 等自动或半自动的焊接方法。
到目前为止，又相继发明了电子束焊、激光焊等20余种基本 方法和上百种派生方法，并且仍处于不断发展之中。
焊接方法的发明年代及发明国家
3、焊接技术的问题和前景
目前存在的主要问题：
(1) 生产自动化程度低下，手工电弧焊方法在生产中 仍然占据着相当大的份额；
(2) 焊接质量的可靠性还不十分令人满意，焊接生产 过程的质量只能靠焊后无损检测、甚至破坏性的定 时或定量抽查来加以检验。