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焊接工艺科普小知识

2022年03月11日

什么是焊接?

焊接是通过加热、加压,或两者并用,用或者不用焊材,使两工件产生原子间相互扩散,形成冶金结合的加工工艺和连接方式。


焊接的发展历史

19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊。20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视,进而促进了焊接技术的发展。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。


焊接工艺

那么金属焊接工艺分几种?

金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

熔焊


熔焊又分为气焊、气体保护电弧焊、电弧焊、激光焊、等离子焊、电渣焊、电子束焊等。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。


在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。


为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧不被氧化,避免形成缺欠;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。


压焊

压焊又分为电阻焊、扩散焊、摩擦焊、爆炸焊等。压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。


各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。


钎焊

钎焊又分为烙铁钎焊、火焰钎焊、高频钎焊、盐浴钎焊等。钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。


激光焊接

由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时,开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射,形成光电的串结效应,将光波放大,并获得足够能量而开始发射出激光。


激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频(紫外光、可见光或红外光)的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发,便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-激光。由于具同相位及单一波长,差异角均非常小,在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。

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