焊接技术的应用

焊接技术的应用

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，其物理本质是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。随着生产的发展和科学技术的进步，焊接作为一种实现材料永久性连接的方法，已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段，而且其应用领域还在不断扩展。

按照焊接工艺特征对焊接方法来分类，可分为以下三大类：

1.熔焊 熔焊是在不施加压力的情况下，将待焊处的母材加热熔化形成焊缝的焊接方法。焊接时母材熔化而不施加压力是其基本特征。根据焊接热源的不同，熔焊方法又可分为：以电弧作为主要热源的电弧焊，包括焊条电弧焊、埋弧焊、无极惰性气体保护焊、熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊、等离子弧焊等；以化学热源的气焊；以熔渣电阻热作为热源的电渣焊；以高能束作为热源的电子束焊和激光焊等。

2. 压焊 压焊是焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）才能完成焊接的方法。焊接时施加压力是其基本特征。这类方法又有两种形式：一种是将被焊材料与电极接触的部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，使其形成牢固的焊接接头，如电阻焊、摩擦焊、气压焊、扩散焊、锻焊等；第二种是不加热，仅在被焊材料的接触面上施加足够大的压力，使接触面产生塑性变形而形成牢固的焊接接头，如冷压焊、爆炸焊、超声波焊等。

3.钎焊 钎焊是焊接时采用比母材熔点低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接的方法。其特征是焊接时母材不发生熔化，仅钎料发生熔化。根据使用钎料的熔点，钎焊方法又可分为硬钎焊和软钎焊，其中硬钎焊使用的钎料熔点高于450°，软钎焊使用的钎料熔点低于450°。另外，根据钎焊的热源和保护条件的不同也可分为火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊等若干种。

焊接在机械制造中是一种十分重要的加工工艺，据统计，我国每年钢材用量在7000-8000万吨，焊接不仅能解决各种钢材的连接问题，而且能还能解决有色金属和钛等特种材料的连接。焊接既能连接异种金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属，因而广泛应用于各个行业。

1.汽车制造业 汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中，由于点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大，自动化程度高，高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点，所以对汽车车身薄板覆盖零部件特别适合，因此，在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%，其他焊接方法只占25%。车大梁用热轧钢板，主要用来制造汽车车架的纵，横梁。由于汽车在行驶过程中受到各种冲击，扭转等复杂应力的作用，因此对制造材料的要求十分严格，这种制造材料不仅需要很高的强度，而且还要有良好的塑性，韧性，而且车大梁多采用箱式截面形式组焊而成。

2.航空航天 焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%，焊接的工作量占发动机制造总工时的10%左右。，70年代初研制出的苏-27飞机极具代表性，焊接技术的应用几乎遍及全机，除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件；点焊用于蒙皮、组合梁、框等零件的高强铝合金构件焊外，广泛采用焊接新技术，如电子束焊、穿

透焊、双弧焊、高频感应组装钎焊、潜弧焊等，焊接部件达到800多个，零件达数千件。还有比如用激光焊接技术取代传统的铆钉进行铝合金飞机机身的制造从而减轻飞机机身重量近20%，提高强度近20%；用电子束焊接来加工起落架、飞机大梁和结构骨架；利用搅拌摩擦焊制造飞机蒙皮、翼肋、弦状支撑、飞机地板以及结构件的装配等。

3.石油化工 石油化工机械包括各种化工容器、反应塔、加热炉和换热器等。在化工机械生产中，需要根据不同的结构和材料特点采用相应的焊接方法。焊条电弧焊是化工机械生产中低碳钢结构的基本焊接方法，适应力强。该方法适用于用中板制造的结构复杂的化工机械；埋弧自动焊适用于厚板制造的结构比较简单的化工机械；CO2气体保护焊适合于焊接中薄板的化工机械，也可用于焊接厚板化工机械；钨极氩弧焊适用于化工机械生产中的打底焊；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。。

4.建筑工程 由于建筑钢结构箱型构件以及中厚 板的广泛使用，使高效焊接技术埋弧双丝焊、三丝焊、电渣焊（箱型构件的隔板焊接）得到大量应用，同时，建筑钢结构中组合楼板的大量应用也使栓钉焊接技术得到了快速发展。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。

此外，焊接还在桥梁、船舶，动力工程等多方面均有应用，在次就不一一叙述了。

随着焊机自动化技术的迅猛发展，焊缝跟踪系统成为焊接领域的一项重要研究课题。

焊缝传感器种类繁多，通常按测量方式可分为电弧式，接触式，非接触式。电弧传感器的信号是在焊炬与工件相对位置发生变化时，从电弧自身电参数的变化中提取的，一般是通过测量焊接电流，电弧电压和送丝速度来计算工件和焊丝之间的距离，并应用模糊控制技术来实现焊缝跟踪。这种传感器结构简单，响应速度快，主要应用于对称形状坡口焊缝的跟踪，对于定位焊点等特殊情况难以识别；接触式传感器最常见的是机械式传感器，它以导杆或导轮在焊炬前方探测焊缝位置，这种传感器结构简单，价格便宜，不受电弧，飞溅和烟尘等干扰，得到的广泛的应用，但是跟踪精度不高；非接触式传感器有很多，主要有电磁传感器，超声波式传感器，红外传感器，光电数字传感器和CCD视觉传感器。其中，又以视觉传感器最引人注目，因为视觉传感器所获信息量最大，最接近人类在相同环境下所获得的信息。CCD是一种半岛体集成光电敏感元件，有体积小，耐震动，无高压等优点，因其可靠的性能，清晰直观的图像，使用方便而得到普遍的应用。使用CCD视觉传感器进行焊缝跟踪需要处理大量的图像,还要求较快的处理速度和较强的抗干扰能力，人们已经越来越多的使用人工智能控制技术和人工神经网络来解决这一难题。

本课程是我们材成专业的一门专业选修课.要学好这门课，是不简单的。首先在理论上，必须要掌握有关熔焊方法与设备的基础理论，各种熔焊方法的原理，焊接设备，焊接材料，

焊接工艺。另外还要通过实验来加深对各熔焊方法及其特点的认识。在实验中提高设备调试 制定工艺等综合能力。其最终目的是学生通过学习，能够根据工程的实际需要，选用适宜的熔焊方法nm，选用和调试设备，选用焊接材料以及制定焊接工艺，逐步具备分析和解决生产实际问题的能力。

------ 南昌大学材料成型及控制工程14级XX

参考文献

1. 王宗杰.熔焊方法与设备[M].北京：机械工业出版社，2006.

2. 黄石生.高向东. 焊缝跟踪技术的研究与展望. 电焊机, 1995(5):1-5

3. 方连军.刘晓娟.高献娟. 焊接技术在航空航天工业中的应用. 中国新技术新产品, 2013(1):9-9

4. 雷毅.吴斌.宫大猛. 焊接技术在我国石油工程建设中的应用. 电焊机, 2012, 42(7):51-54