焊接專業(yè)發(fā)展歷史

19世紀(jì)末之前，唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數(shù)百年的金屬鍛焊。最早的現(xiàn)代焊接技術(shù)出現(xiàn)在19世紀(jì)末，先是弧焊和氧燃?xì)夂?，稍后出現(xiàn)了電阻焊。

20世紀(jì)早期，第一次世界大戰(zhàn)和第二次世界大戰(zhàn)中對軍用設(shè)備的需求量很大，與之相應(yīng)的廉價(jià)可靠的金屬連接工藝受到重視，進(jìn)而促進(jìn)了焊接技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，先后出現(xiàn)了幾種現(xiàn)代焊接技術(shù)，包括目前最流行的手工電弧焊、以及諸如熔化極氣體保護(hù)電弧焊、埋弧焊(潛弧焊)、藥芯焊絲電弧焊和電渣焊這樣的自動或半自動焊接技術(shù)。

20世紀(jì)下半葉，焊接技術(shù)的發(fā)展日新月異，激光焊接和電子束焊接被開發(fā)出來。今天，焊接機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。研究人員仍在深入研究焊接的本質(zhì)，繼續(xù)開發(fā)新的焊接方法，并進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量。

金屬連接的歷史可以追溯到數(shù)千年前，早期的焊接技術(shù)見于青銅時(shí)代和鐵器時(shí)代的歐洲和中東。數(shù)千年前的古巴比倫兩河文明已開始使用軟釬焊技術(shù)。公元前340年，在制造重達(dá)5.4噸的古印度德里鐵柱時(shí)，人們就采用了焊接技術(shù) 。

中世紀(jì)的鐵匠通過不斷鍛打紅熱狀態(tài)的金屬使其連接，該工藝被稱為鍛焊。維納重·比林格塞奧于1540年出版的《火焰學(xué)》一書記述了鍛焊技術(shù)。歐洲文藝復(fù)興時(shí)期的工匠已經(jīng)很好地掌握了鍛焊，接下來的幾個(gè)世紀(jì)中，鍛焊技術(shù)不斷改進(jìn)。到19世紀(jì)時(shí)，焊接技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，其風(fēng)貌大為改觀。

1800年，漢弗里·戴維爵士發(fā)現(xiàn)了電弧;稍后隨著俄國科學(xué)家尼庫萊·斯拉夫耶諾夫與美國科學(xué)家C·L·哥芬(C. L. Coffin)發(fā)明的金屬電極推動了電弧焊工藝的成型。電弧焊與后來開發(fā)的采用碳質(zhì)電極的碳弧焊，在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。1900年左右，A·P·斯特羅加諾夫在英國開發(fā)出可以提供更穩(wěn)定電弧的金屬包敷層碳電極;1919年，C·J·霍爾斯拉格(C. J. Holslag)首次將交流電用于焊接，但這一技術(shù)直到十年后才得到廣泛應(yīng)用。

電阻焊在19世紀(jì)的最后十年間被開發(fā)出來，第一份關(guān)于電阻焊的專利是伊萊休·湯姆森于1885年申請的，他在接下來的15年中不斷地改進(jìn)這一技術(shù)。鋁熱焊接和可燃?xì)夂附影l(fā)明于1893年。埃德蒙·戴維于1836年發(fā)現(xiàn)了乙炔，到1900年左右，由于一種新型氣炬的出現(xiàn)，可燃?xì)夂附娱_始得到廣泛的應(yīng)用。

由于廉價(jià)和良好的移動性，可燃?xì)夂附釉谝婚_始就成為最受歡迎的焊接技術(shù)之一。但是隨著20世紀(jì)之中，工程師們對電極表面金屬敷蓋技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)(即助焊劑的發(fā)展)，新型電極可以提供更加穩(wěn)定的電弧，并能夠有效地隔離基底金屬與雜質(zhì)，電弧焊因此能夠逐漸取代可燃?xì)夂附?，成為使用最廣泛的工業(yè)焊接技術(shù)。

第一次世界大戰(zhàn)使得對焊接的需求激增，各國都在積極研究新型的焊接技術(shù)。英國主要采用弧焊，他們制造了第一艘全焊接船體的船舶弗拉戈號。大戰(zhàn)期間，弧焊亦首次應(yīng)用在飛機(jī)制造上，如許多德國飛機(jī)的機(jī)體就是通過這種方式制造的。 另外值得注意的是，世界上第一座全焊接公路橋于1929年在波蘭沃夫其附近的S?udwia Maurzyce河上建成，該大橋是由華沙工業(yè)學(xué)院的斯特藩·布萊林(Stefan Bry?a)于1927年設(shè)計(jì)的。

1920年代，焊接技術(shù)獲得重大突破。1920年出現(xiàn)了自動焊接，通過自動送絲裝置來保證電弧的連貫性。保護(hù)氣體在這一時(shí)期得到了廣泛的重視。因?yàn)樵诤附舆^程中，處于高溫狀態(tài)下的金屬會與大氣中的氧氣和氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此產(chǎn)生的空泡和化合物將影響接頭的強(qiáng)度。

解決方法是，使用氫氣、氬氣、氦氣來隔絕熔池和大氣。接下來的10年中，焊接技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展使得諸如鋁和鎂這樣的活性金屬也能焊接。1930年代至第二次世界大戰(zhàn)期間，自動焊、交流電和活性劑的引入大大促進(jìn)了弧焊的發(fā)展。

20世紀(jì)中葉，科學(xué)家及工程師們發(fā)明了多種新型焊接技術(shù)。 1930年發(fā)明的螺柱焊接(植釘焊)，很快就在造船業(yè)和建筑業(yè)中廣泛使用。同年發(fā)明的埋弧焊，直到今天還很流行。鎢極氣體保護(hù)電弧焊在經(jīng)過幾十年的發(fā)展后，終于在1941年得以最終完善。

隨后在1948年，熔化極氣體保護(hù)電弧焊使得有色金屬的快速焊接成為可能，但這一技術(shù)需要消耗大量昂貴的保護(hù)氣體。采用消耗性焊條作為電極的手工電弧焊是在1950年代發(fā)展起來的，并迅速成為最流行的金屬弧焊技術(shù)。

1957年，藥芯焊絲電弧焊首次出現(xiàn)，它采用的自保護(hù)焊絲電極可用于自動化焊接，大大提高了焊接速度。同一年，等離子弧焊發(fā)明。電渣焊發(fā)明于1958年，氣電焊則于1961年發(fā)明。

焊接技術(shù)在近年來的發(fā)展包括：1958年的電子束焊接能夠加熱面積很小的區(qū)域，使得深處和狹長形工件的焊接成為可能。其后激光焊接于1960年發(fā)明，在其后的幾十年歲月中，它被證明是最有效的高速自動焊接技術(shù)。不過，電子束焊與激光焊兩種技術(shù)由于其所需配備價(jià)格高昂，其應(yīng)用范圍受到限制。

焊接專業(yè)方法

焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護(hù)焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。

壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。

釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。

焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。