焊接的发展史

焊接技术可以追溯到几千年前的青铜器时代，在人类早期工具制造中，无论是中国还是当时的埃及等文明地区，都能看到焊接技术的雏形。古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝（公元前1600年—公元前1046年）制造的铁刃铜钺就是铁和铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期（公元前770年—公元前221年）曾侯乙墓中的建鼓铜座上的盘龙是分段钎焊连接而成的，与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑一般是加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段锻焊大型船锚。在古埃及和地中海地区，公元前1000年人们就已经能够通过搭接的方法制造金盒及铁质工具。到中世纪（约公元476年—公元1453年），早叙利亚大马士革曾用锻焊方法打造兵器。但古代焊接技术长期停留在较原始的水平，使用的热源都是炉火，温度低、能源不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊件，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。近代真正意义上的焊接技术起源于1880年左右电弧焊方法的问世[6]。表1.1列出了现代焊接史上重要方法和技术的出现时间、发明人及所属国家。

表1.1主要焊接方法的发明时间、发明人及所属国家[6]

注：表中的发明时间以焊接方法首次具有工业实现意义为起点，而非该方法的原理初次被发现。

纵观现代焊接方法和技术发展史，与其工业革命的发展息息相关，可根据方法的起源时间，将其归纳为两个重要的发展阶段。

（1）起源于19世纪70年代的第二次工业革命，这一阶段的重要标志是电力的发展和应用。工业应用最为广泛的电弧焊、电阻焊方法正是起源于这一阶段。虽然目前工业上使用的这两类焊接方法已有了很大进步，但不容置疑的是这一阶段奠定了焊接技术发展的第一块基石。

在1881年的巴黎“首次世界电器展”上，法国Cabot 实验室的学生，俄罗斯人Nikolai Benardos在碳极和工件引弧，填充金属棒使其熔化，首次展示了电弧焊的方法。1890年，Benardos用金属棒代替碳棒作为电极并获得专利。但瑞典人Oscar Kjellberg在使用该方法修理船上的蒸汽锅炉时注意到，焊接金属上到处是气孔和小缝，焊缝不能隔绝空气，根本不可能让焊缝防水。为了改善方法，他发明了涂层焊条，，于1907年6月29日获得专利（瑞典专利号27152），大大改善了焊接质量，是手工电弧焊进入了实用阶段。随后，美国的诺布尔里用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。在电弧焊的基础上，能产生更集中、更炙热能源的等离子焊接也被发明，利用它可以提高焊接速度，减少线能量。在随后的发展中，电弧焊方法得到不断创新和改进。1930年美国的罗宾洛夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊机机械化得到进一步的发展。20世纪四十年代，在第二次世界大战期间，为适应航空界铝、镁合金的合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。1953年，苏联的Lyubavskii和Novoshilov发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护焊的应用和发展。随后如混合气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊和自保护焊也相继诞生。

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule 成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。1887年，电阻焊被美国的汤姆森发明，并且应用于薄板的缝焊以及点焊；20世纪20年代由于闪光对焊方法焊接棒材和链条的出现，电阻焊真正进入了实用阶段，。1964年Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。

在此阶段，人们还发明了氧炔焊和铝热焊，作为早期电力技术不成熟时重要的焊接方法，目前上述方法在特定场合仍得到应用和发展。大约1900年，Edmund

Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬，目前仍在铁路轨道等的焊接上得到应用。

（2）第二个重要发展阶段出现在20世纪四五十年代的第三次工业革命，这阶段在能源、微电子技术、航天技术等领域取得重大突破，推动了焊接技术的发展，1950年后成为又一次焊接方法迅速发展的时期，在这个阶段各个国家的焊接工作者开发了不少崭新的焊接方法。

1951年苏联的巴顿电焊研究院发明电渣焊，成为大厚度工件的高效焊接方法。1957年美国的盖奇发明了等离子弧焊；20世纪40年代德国和法国科学家发明的电子束焊，也在20世纪50年代得到了应用和进一步发展；20世纪60年代又出现了激光焊。等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使得许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。1956年，美国的琼斯发明超声波焊；苏联的丘季科夫发明摩擦焊；1959年，美国斯坦福研究所成功研究出爆炸焊；20世纪50年代末苏联又研制出真空扩散焊设备。

1991年，TWI获得搅拌摩擦焊专利权。这种焊接方法对轻合金和适用，不用熔化就能接合并形成高质量焊缝。该工艺不使用耗材，能源消耗少，是20世纪最重要的焊接创新之一。到此为止，目前使用的大多数焊接工艺都已发明[6]。

1.5我国焊接行业的发展及现状

我国焊接技术的真早发展开始于解放后，1955年左右，在当时苏联专家的帮助下，经过第一批留苏人员的艰苦努力，我国开始建立自己的焊接专业，培养焊接人才，这标志着我国焊接事业的真正起步。而我国焊接专业的快速发展，还是改革开放后，在经济腾飞和工业发展的巨大推动力下获得的。目前，经过焊接工作者的努力，基本掌握了各项先进的焊接生产技术，并将其应用于工业生产中，极大地推动了我国经济的快速发展。

1.5.1焊接技术在国民工业上的应用级技术水平现状

我国在实行改革开放政策以来，在大型焊接钢结构的开发与应用方面创造了1949年以来的最高水平，有的已经成为世界第一。例如国家大剧院、大吨位原油船舶、核电站反应器、神舟飞船的返回舱、长江大桥等。世界关注的长江三峡水利工程，其水电站的水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440t，成为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮。这些焊接技术在国民工业的成功应用，也说明了