焊接发展史

焊接发展历史

本文查验了19世纪末发明的电弧焊接的历史。当Oscar Kjellberg成立伊萨公司以探索他发明的涂层焊条时，伊萨从一开始就和电弧焊的发展结下了不解之缘。

19世纪80年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法—电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但20世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。

电阻焊

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule（Joule加热原理发明者）成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。

第1台电阻焊机用于对接焊。1886年，英国的Elihu Thomson造出了第1个焊接变压器并在来年为此项工艺申请了专利。该变压器在2V空载电压时能产生200A电流输出。此后，Thomson又发明了点焊机、缝焊机、凸焊机以及闪光对焊机，后来点焊成为电阻焊最常用的方法，如今已广泛应用于汽车工业和对其它许多金属片的焊接上。

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。

气焊

19世纪末，一种氧乙炔火焰的气焊在法国出现了。大约在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。实验证明焊炬发出的火焰炙热，大约在3100．C以上。后来焊炬成为了焊接切割钢时的重要工具。

早在英国的Edmund Davy发现当碳化物在水中分解时能产生一种可燃性气体之前就发现了乙炔气体。当乙炔燃烧时，其亮无比，这一点成为它的主要用途。然而，在传输使用乙炔时经常发生爆炸。人们发现丙酮能溶解大量乙炔，尤其是压力增加时。1896年，Le Chatelier 发

明了一种安全的方法储存乙炔。那就是在圆瓶内使用丙酮和多孔石来储存乙炔。

其他许多国家利用这项法国发明储存乙炔。但时有报道在传输过程中发生爆炸。瑞典人Gustaf Dahlen改变了渗透物的成分，成功做到了让乙炔100%安全。

电弧焊

1810年，Humphrey Davy在电路的两极造了一个稳定的电弧---电弧焊的基础。在1881年的巴黎“首届世界电器展”上，俄罗斯人Nikolai Benardos展示了一种电弧焊的方法。他在碳极和工件间打出一个弧。填充金属棒或填充金属丝可以送进这个电弧并熔化。那时他是法国Cabot实验室的学生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年间在几个国家得到了专利权。该专利展示了早期电极夹，参见图2。到19世纪末和20世纪上半叶，碳弧焊越来越流行。

Benardos, Nicolai Slavianoff的同胞进一步完善了这一焊接法。1890年，他用金属棒代替碳棒作为电极并获得专利。电极熔化，从而充当热源和填充金属。

但是，焊缝不能隔绝空气，质量问题也接踵而来。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都是气孔和小缝，这样的话根本不可能让焊缝防水。为了改善这种方法，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）。质量改善后，电焊技术得到突破，现在也能应用于工业。这家电焊公司（ESAB，瑞典语首字母缩略）作为一家轮船修理公司于1904年9月12日成立。

此后，在20世纪30年代，又发明了不少新焊接法。直到那时，所有的金属电弧焊都是通过手工焊的方法完成的。人们不断尝试用连续丝让该工艺自动化。最成功的发明是埋弧焊，在这种焊接方法中，电弧埋在一层粒状熔剂里。

气体保护电弧焊早在1890年就由C. L. Coffin获得了专利。但在二战期间，航空业需要找到焊接镁和焊接铝的方法。1940年，在美国，用隋性气体保护电弧的实验开展得如火如荼。通过使用钨电极，不用熔化电极也可以打出电弧。这样的话，不管有没有填充金属都可以进

行焊接。这种方法现在称为TIG焊接（钨极惰性气体保护电弧焊）。

过些年以后，用连续放入金属丝作为电极的MIG焊接工艺（熔化极惰性气体保护电弧焊）出现了。起初，保护气体为隋性气体氦或氩。

因为CO2更容易找到（活性气体保护电弧焊MAG）,Lyubavskii 和Novoshilov成功使用了它。他们使用“浸沾转移”法减少了由产生激烈的飞溅引起的一些问题。到那时为止，我们今天使用的大多数焊接工艺都已发明。接下来又出现了其他一些焊接法，诸如激光束焊和搅拌摩擦焊，两者都是由英国焊接学会发明的。（见表1）。

焊接工艺简称发明者年代所属学会国家

电焊阻 Elihu Thomson 1886-1900 Thomson 电焊美国

氧乙炔焊 OAW Edmund Fouche Charles Picard 1900 法国

钎焊 TW Goldschmidt 1900 Goldschmidt AG 德国

手工金属电弧焊 MMA，SMAW Oscar Kjellberg 1907 伊萨瑞典

电渣焊 ESW N.Benardos R.K.Hopkins 190819401950 Paton 焊接学会俄罗斯美国乌克兰

等离子焊接 PAW Schonner R.M.Gage 19091953 BASF 德国美国

钨极惰性气体保护电弧焊 TIG，GMAW C.L.CoffinH.m.Hobart 和.K.Devers 19201941 美国

药芯焊丝 FCAW Stoody 1926 美国

螺柱焊 1930 纽约海军厂美国

熔化极惰性气体保护电弧焊 MIG H.M.Hobart和P.K.Devers 19301948 航空战争纪念学会美国

埋弧焊 SAW Robinoff 1930 国家地下铁道公司美国

活性气体保护电弧焊 MAG，GMAW Lyubavskii和Novoshilov 1953 苏联

激光切割 Peter Houldcroft 1966 BWRA（TWI）英国

激光焊接 LBW Martin Adams 1970 英国

搅拌摩擦焊 FSW Wayne Thomas 1991 TWI 英国

表1 焊接工艺的发展

焊接电源

19世纪末以前没有出现电焊的理由之一就是缺乏合适的电源。18世纪末期，意大利人Volta 和Galvani成功发现了电流。1831年, Michael Faraday创立了变压器和电机原理，这是对电源的重要发展。

首批焊接实验的开展是通过不同类型的方法来解决焊接电源的。

1801年, Humphrey Davy先生在首批电弧实验中使用电池作为电源。

Benardos在碳弧焊实验中使用一台22马力的蒸汽机驱动直流电机，用150个电池来发电。单是电池的总重量就达到2400kg。

Thomson在发明电阻焊机时使用了变压器。