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【通用連接技術基礎】焊接技術簡介

來源:本站   發布時間: 2022-01-17 09:11:30   瀏覽:22次  字號: [大] [中] [小] [收藏]
嗨,大家好,今天我們技術講堂的內容將會延續上一期的連接技術概述,介紹連接技術中的一個知識點,焊接的一些基本知識
焊接技術的歷史可悠久了,下面小編就來給大家詳細解說一下
什么是焊接?
焊接,英語為Welding,也稱為熔接或者镕接,是一種以加熱或加壓方式結合金屬或其他熱塑性塑料的工藝及技術,焊接通過下列三種途徑達成結合的目的:
1. 加熱欲結合的工件使局部熔化成熔池,熔池冷卻凝固后便結合住了,必要的時候可以加入熔填物輔助
2. 單獨加熱熔點較低的焊料,無需熔化工件本身,借助焊料的毛細作用連接工件(如軟釬焊、硬焊),這一點有點像膠接技術
3. 在相當于或低于工件熔點的溫度下輔以高壓、疊合擠塑或震動等使兩工件互相滲透接合(如鍛焊、固態焊接)
焊接技術是隨著金屬應用的增加逐漸發展起來的,其歷史可以追溯到數千年前,早期的焊接技術能夠在青銅時代和鐵器時代的歐洲和中東發現,數千年前的兩河文明已經開始使用軟釬焊技術,340年前,重達5.4噸的印度德里鐵柱建造的時候,就使用了焊接技術

<中國古代青銅器焊接>
 
有哪些焊接方式?
焊接方式的演變是跟隨著科技發展的過程逐漸產生的,下面我們來介紹一些整個發展過程中比較主要的技術
鍛焊 - 中世紀的鐵匠通過不斷鍛打紅熱狀態的金屬使其連接起來,這就是鍛焊。1540年維納重·比林格奧賽撰寫的《火焰學》里面記載了鍛焊技術,文藝復興時期的工匠們已經很好的掌握了鍛焊技術
電弧焊 - 1800年,漢弗里·戴維爵士發現了電弧,之后俄國科學家尼庫萊·斯拉夫葉諾夫與美國科學家C·L·哥芬發明了金屬電極,推動了電弧焊的成型。在這之后采用碳質電極的碳弧焊也被發明出來,在工業生產中得到廣泛應用。1900年左右,英國的A·P·斯特羅加諾夫又開發出更穩定的金屬包覆層碳電極,1919年C·J·霍爾斯拉格首次將交流電用于焊接,十年之后交流電弧焊也獲得了廣泛的應用,20世紀50年代使用消耗型焊條作為電極的手工電弧焊迅速流行了起來

<手工電弧焊>
 
電阻焊 - 電阻焊是19世紀最后10年開發出來的,1985年伊萊休·湯姆森申請了第一份關于電阻焊的專利
氣焊 - 氣焊最早發明于1893年,直到1900年左右出現了新的氣炬之后,氣焊獲得了廣泛的應用,由于氣焊的廉價和移動性,氣焊成為了最受歡迎的焊接技術之一。不過之后電弧焊在不斷改進之后逐漸取代了氣焊的地位,成為了最廣泛應用的手工焊接技術

<鋼管氣焊要焊好也不容易>
其他的焊接技術還包括:植釘焊、埋弧焊、鎢極氣體保護電弧焊、熔化極氣體保護電弧焊、藥芯焊絲電弧焊、等離子弧焊、氣電焊、電子束焊、超聲波焊、摩擦焊、激光焊等
激光焊雖然設備價格高昂,但近年來逐漸成為了一種較為主流的焊接技術,尤其在汽車行業的焊接應用上

了解了一些焊接技術的歷史與分類之后,我們來簡單介紹一下幾種常見的焊接技術
1電弧焊
弧焊使用電源來創造電弧,使焊點上的金屬熔化形成熔池,弧焊過程中需要消耗大量的電能,最常見的焊接電源包括恒流電源和恒壓電源弧焊過程中的電壓決定電弧長度,電流決定熱量,因此人工焊接的時候由于不能保持穩定的間距,一般使用恒流電源,同樣的,自動焊接可以通過工裝保持穩定的位置從而獲得穩定的電弧,一般使用恒壓電源
使用直流電時,工件接正極,焊接速度能更快,但是焊接深度較淺;工件接負極,焊接深度能更深,但速度較慢一些;使用交流電時,電極一直在變化,因此會形成中等深度的焊縫,但是交流電的一個問題是電壓過零點的時候,電弧需要重新點燃,因此有一些電源會使用方波電源,使電壓過零點的時候影響降低到最小日常我們看到比較多的手工焊使用的大多都是弧焊,有些使用焊條,有些不使用,焊條一般是用鋼做焊芯,外層包裹一層助焊劑,助焊劑在燃燒的時候會產生二氧化碳,保護焊縫區免受氧化和污染,但需要清理焊渣,這種工藝設備具有成本較低的特點,非常使用現場和戶外作業,操作者一般只需要經過少量的培訓就可以熟練掌握了;另外一種是使用保護氣體的焊接工藝,一般使用非消耗型的鎢電極,惰性或者半惰性氣體作為保護氣體,這種工藝可以獲得較高的焊接質量,特別適合用來焊接板料,但對操作者要求較高,焊接速度也會比使用焊條的方式慢一些
2氣焊
常見的氣焊是使用可燃氣焊接,通常也成為氧乙炔焊,這是一種相當古老但非常通用的焊接工藝,只不過近些年來在工業生產中已經很少使用了,在制造和維修管道的時候還能夠經?吹,在一些藝術家制作金屬工藝品的時候也會用到這種技術,在金屬經過高溫燃燒之后,有時候在金屬表面也能夠看到一些特殊的金屬紋理。氣焊也被衍生應用在切割金屬上,既能連接金屬,也能夠切割金屬不可燃氣焊一般用來焊接塑料等一些工作溫度要求較低的應用上
3電阻焊
當兩個或多個金屬表面接觸時,接觸面會產生接觸電阻,如果通過較大的電流(1kA-100kA),根據焦耳定律,接觸電阻會發熱,將觸點附近熔化成熔池,一般來說,這是一種高效、無污染的工藝,只不過設備成本會相對較高一些點焊就是電阻焊中的一種,用兩個電極夾住金屬板并輸送強電流,具有金屬變形小、焊接速度快、易于實現自動化焊接,且無需焊料的特點,只不過從強度上來說,會偏低一些,通過合理的設計,能夠解決強度的問題,由于其焊接的結構簡單且易于夾持,被廣泛應用在車身焊接上
 
4硬焊和軟焊

額……

不好意思,不是這個硬漢
硬焊和軟焊是以熔點比被焊接件低的焊料填充于兩個被焊接件中間,待其凝固后將兩者結合起來的一種焊接方式,填充物熔點在427℃以下的稱為軟焊,427℃以上的稱為硬焊,經常也使用填充物作為焊接方式名稱,比如說銅焊、錫焊、鉛焊(電烙鐵就是基于鉛焊的方式)
 
5能量束焊接
指激光焊和電子束焊接,這兩種方式在高科技制造業中很受歡迎,兩種焊接方式原理相近,主要的區別在于能量來源,激光焊使用的是激光束,電子束焊使用的是在真空室中發射的電子束,這兩種能源都有很高的能量密度,焊接熔深很大,焊點很小,工作速度都很快,容易實現自動化,主要的缺點是設備成本太高,另外焊縫容易發生熱裂激光復合焊是目前正在推進的一項技術,結合了激光焊和電弧焊的優點,以獲得更高質量的焊縫

6固態焊接
與早期的鍛焊優點類似,其中一個典型是超聲波焊。超聲波焊通過施加高頻聲波和壓力來連接金屬和熱塑塑料制成的板料和線,目前熱門的口罩生產設備中就使用到了超聲波焊接設備進行口罩的封邊和耳帶的焊接。超聲波焊的原理和電阻焊有點像,只不過輸入的不是電流而是高頻振動,超聲波焊還可以用來焊接復合材料其他的固態焊接工藝還有爆炸焊、擠壓焊、冷焊、擴散焊、摩擦焊、EMPT焊,高頻焊、熱壓焊、感應焊、熱軋焊等
焊接可能會出現的問題
焊接時由于金屬被加熱到熔化溫度,在冷卻的時候會產生收縮,產生殘余應力,并造成縱向和圓周方向的扭矩,如限制扭曲則有可能會導致母材的機械性能的降低,形成冷裂紋,最終導致斷裂,因此應盡量控制焊接的熱輸入量,盡量一次完工
其他的問題包括熱裂紋和硬化裂紋都有可能會在金屬焊接的時候出現,應盡量避免外力約束,適當的使用助焊劑
未來
近年來為了減少高端產品中的焊接人力成本,工業生產中的電阻焊和弧焊大量采用了自動焊接設備,尤其是汽車行業,基本上大部分的點焊都由機器人完成,弧焊也逐漸開始由機器人完成,包括激光復合焊也開始越來越多的應用到工業生產中,人們在不斷研究如何降低焊接成本、提高效率、提高焊接質量,尤其是控制焊縫的微觀結構和殘余應力,減少焊縫的變形斷裂
參考文獻:
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