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焊接工藝的歷史及其在工業(yè)中的作用

2013-12-09

現(xiàn)代的焊接工藝被很多人誤以為是焊接金屬類才稱之為焊接,其實(shí)不然,在21世紀(jì)的今天,科技的發(fā)展已經(jīng)讓焊接這個(gè)次遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出當(dāng)初19世紀(jì)的定義了,現(xiàn)在的焊接工藝是指在焊接金屬、塑料、樹脂類產(chǎn)品、玻璃等一切能連接起來的物品。下面宏?duì)膶?shí)業(yè)將為您詳細(xì)解答:

現(xiàn)代的焊接工藝是指通過適當(dāng)?shù)奈锢憩F(xiàn)象使兩個(gè)分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子(分子)間的結(jié)合力而而將兩個(gè)本身分離的物體連接成一體的連接方法。被連接的兩個(gè)物體可以是各種同類或不同類的金屬、非金屬,也可以是一種金屬與一種非金屬。由于金屬的連接在現(xiàn)代工業(yè)中具有很重要的實(shí)際意義,因此,狹義地說,焊接通常就是指金屬的焊接。
    早期的焊接是把兩塊金屬加熱到固態(tài)和液態(tài)狀態(tài)后用鍛打的方法連接在一起的鍛打焊接接法。用火烙鐵加熱低熔點(diǎn)錫鉛合金的軟釬焊,已經(jīng)有300年以上的應(yīng)用歷史。但是,目前工業(yè)中廣泛使用的焊接方法幾乎都是19世紀(jì)末到20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),特別是電子工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展起來后所帶來的現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)物?,F(xiàn)代焊接方法的發(fā)展以電弧焊和電阻焊為一個(gè)方向。電弧作為一種氣休放電的物理現(xiàn)象,是在19世紀(jì)中葉被英國人斯諾發(fā)現(xiàn)的。到19世紀(jì)末,由于電力生產(chǎn)的迅速發(fā)展,人們才有條件研究電弧的實(shí)際應(yīng)用。1885年,俄國人別那爾道斯其發(fā)明碳極電弧,是被認(rèn)為是電弧作為工業(yè)熱源應(yīng)用的開始。但是,電弧焊真正應(yīng)用于工業(yè)是在1892年美國人漢斯其發(fā)明的金屬極電弧,特別是在20世紀(jì)世紀(jì)30年代前后發(fā)明了薄皮和厚皮焊條、氬弧焊及埋弧焊以后。1930年以前,焊接技術(shù)在制造業(yè)中的作用還是微不足道的,當(dāng)時(shí),造船、鍋爐、飛機(jī)等制造業(yè)中基本上還是使用鉚接方法。這種方法不僅生產(chǎn)效率低,而且,連接質(zhì)量也不能完全滿足船體、飛機(jī)等產(chǎn)品質(zhì)量的要求。因此,1930年以后,電弧焊等新型焊接方法開始逐漸取代鉚接方法,成為制造業(yè)中的一種基本加工手段。1953年發(fā)明的CO2氣體保護(hù)電弧焊,1956年發(fā)明的電子束焊,1970年發(fā)明的激光焊,乃至近代或現(xiàn)代發(fā)展的各種焊接新方法,進(jìn)一步將焊接技術(shù)推向了一個(gè)全新的發(fā)展階段。到目前為止,已經(jīng)發(fā)展出了二十多種基本焊接方法。如果包括各種派生的焊接方法在內(nèi),那就更多了,恐怕最權(quán)威的人士也說不清楚目前到底有多少種焊接方法。
    如今的焊接技術(shù)不僅是一種現(xiàn)代化了的傳統(tǒng)加工技術(shù),而且已發(fā)展成為一種將材料永久連接,并使焊接接頭具有給定功能的先進(jìn)制造技術(shù)。國民經(jīng)濟(jì)的諸多行業(yè)都薪要焊接技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品,從幾十萬噸級(jí)的巨型輪船到不足lg的微型電子元器件,在生產(chǎn)過程中都不同程度地依賴著焊接技術(shù)。焊接技術(shù)已經(jīng)滲透到了制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,焊接與金屬切削加工、壓力加工、鑄造、熱處理等其他方法一起構(gòu)成的金屬加工技術(shù),已成為汽車、船舶、飛機(jī)、航天、原子能、石油、化工、電子等工業(yè)各部門的基本生產(chǎn)手段,并直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、壽命,生產(chǎn)的成本、效率以及市場(chǎng)的反應(yīng)速度。
    在現(xiàn)代國際社會(huì)來講,一個(gè)科技打國的焊接技術(shù)發(fā)展水平的高低是其工業(yè)和科術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。80年代改革開放以來,我國的工業(yè)有了非常巨大的發(fā)展。鋼鐵的產(chǎn)量從 1979年的3178萬噸提高到2005年的3億多噸,增加了近10倍。這為大量采用焊接技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來,我國在大型焊接鋼結(jié)構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用等方面也創(chuàng)造了新中國成立以來的最高水平,有的已發(fā)展成為世界第一。例如,世界關(guān)注的長(zhǎng)江三峽水利工程,其水電站的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)10.7m,高54m,重4401,為世界最大、最重的不銹鋼焊接轉(zhuǎn)輪;長(zhǎng)江三峽水電站的電機(jī)定子座和蝸殼的結(jié)構(gòu)也是巨大的,其電機(jī)定子座直徑達(dá)22m,高6m,重832t,是我國焊接的最大鋼結(jié)構(gòu)機(jī)座;蝸殼的進(jìn)水口直徑為12.4m,總重量達(dá)750t,為世界最大、最重的焊接蝸殼。西氣東輸工程的天然氣管線,全長(zhǎng)約4300k m,是我國鋪設(shè)的第一條高強(qiáng)度鋼的長(zhǎng)距離管線。在鋪設(shè)中不僅采用了大it的螺旋管焊接、直縫管焊接和下降焊等先進(jìn)技術(shù),而且還采用了很多的自動(dòng)化焊接技術(shù);在橋梁和高層建筑方面,焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也取得了很大的進(jìn)步。“世界第一拱橋”—上海盧浦大橋,全長(zhǎng)3900m ,跨度550m,為世界上跨度最大的全焊鋼結(jié)構(gòu)拱橋。上海的金茂大廈目前是我國的摩天大樓之一,它采用焊接鋼結(jié)構(gòu)框架,共有88層,高420m;我國的造船業(yè)在過去的20年間也有了很大的發(fā)展,造船的總噸位從1985年的每年50萬t提高到2002年的463萬t,成為世界第三的造船大國。這也是在造船行業(yè)中大力推廣先進(jìn)、高效焊接技術(shù)的結(jié)果;在鋁合金、鐵合金及其他合金的焊接方面,大量的成就集中休現(xiàn)在航天、航空工業(yè)的發(fā)展方面。例如,“神舟號(hào)”載人飛船和長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的嫩料箱,都是全焊接的鋁合金結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)J-11飛機(jī)上全焊接的欽合金重要承力構(gòu)件,其總重a已達(dá)飛機(jī)總重量的15%。上述這些焊接結(jié)構(gòu)的例子都是我國近年來最具有代表性的重要產(chǎn)品。它們的成功制造表明我國焊接技術(shù)及其設(shè)備的制造和應(yīng)用水平有了顯著的提高,也表明焊接技術(shù)和焊接設(shè)備在一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用。
    在討論21世紀(jì)焊接的作用和發(fā)展方向,以及當(dāng)今的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代里焊接是否還是一種重要的生產(chǎn)手段等問題時(shí),歐美等發(fā)達(dá)國家的專家對(duì)焊接的作用給予了高度的重視。他們認(rèn)為到2020年,焊接仍將是制造業(yè)的重要加工技術(shù)或手段,且將進(jìn)一步發(fā)展成為一種精確、可靠、低成本的連接方法。目前,還沒有哪一種方法能夠比焊接更為廣泛地應(yīng)用于金屬的連接,并對(duì)所焊產(chǎn)品增加更多的技術(shù)附加值;無論是現(xiàn)在還是將來,焊接技術(shù)(包含連接、切割、徐敷等)都將是各種材料、產(chǎn)品加工的首選方法;焊接不會(huì)再是一種“應(yīng)召工藝”,它將逐步集成到產(chǎn)品的全壽命過程中。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造,再到維修、再循環(huán)的各個(gè)階段,都將出現(xiàn)焊接的身影;在降低產(chǎn)品全壽命過程的成本,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面,焊接技術(shù)都將起著至關(guān)重要的作用。
    焊接技術(shù)的發(fā)展離不開現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步??梢院敛豢鋸埖卣f,沒一育現(xiàn)代焊接方法的發(fā)展,就不會(huì)有現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的今天。近五十年來,現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是汽車、船舶、飛機(jī)、航天、原子能、石油、化工、電子等工業(yè)各部門的迅猛發(fā)展,一方面,提出了各種使用要求(如高溫、高壓、低溫、強(qiáng)韌性、耐腐蝕、耐磨等)、各種結(jié)構(gòu)形式及各種有色與黑色金屬材料的焊接問題,需要焊接工作者去研究和解決。另一方面,現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的大t成就又為焊接技術(shù)和方法的發(fā)展提供了寬廣的技術(shù)基礎(chǔ),這一切都促進(jìn)了焊接技術(shù)的發(fā)展。例如,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為各種自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ);高新技術(shù)的快速發(fā)展,裝備的輕量化、節(jié)能化、高性能化,使輕金屬、復(fù)合材料等新型材料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。這些材料都需要用新的焊接技術(shù)和設(shè)備來制成給定功能的結(jié)構(gòu)。另外,無論是鋼還是其他材料的發(fā)展,都會(huì)在焊接技術(shù)及其工藝、耗材、裝備、自動(dòng)化、效率、成本、壽命以及維修、再制造等諸多方面提出更新、更高、更多的要求。焊接方法就是在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下相輔相成地發(fā)展起來的??梢灶A(yù)見,隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,焊接技術(shù)和設(shè)備也必將會(huì)有新的發(fā)展。