北京航空航天大学工程训练中心成形部）


摘要: 本文讲述了焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术的发展。

关键词：焊接；发展


焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的发展却是非常迅速的。在短短的几十年中焊接已在许多工业部门中为工业经济的发展作出了重要贡献，在各个重要的领域如航空航天、造船、汽车、桥梁、电子信息、海洋钻探、高层建筑金属结构中都广泛应用，使焊接成为一种重要制造技术和材料科学的一个重要专业学科，开创了连接技术的新篇章。

随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项生产尺寸精确的产品的生产手段。因此，保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生产率已成为焊接生产发展的急待解决的问题。下面举例重点说明一下。

在机械制造业中不少过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，这大大简化了生产工艺，降低了成本。许多尖端技术如宇航、核动力等如果不采用焊接结构，实际上是不可能实现的。焊接在整个工业中的地位还可以从这样一个事实来判断，即世界主要工业国家每年生产的焊接结构约占钢产量的45%左右，焊接结构之所以有如此迅速的发展是因为它具有一系列优点。下面举例说明一下，（一）与铆接相比它可以节省大量金属材料，大约可减轻15-20%的金属材料，因为它不需要辅助材料，比如角钢、平板，更不需要铆钉，而且柳接件经过很长时间以后有可以会松动，影响质量，但焊接绝是不可能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结核，所以能够充分的解决一切问题。其次焊接结构生产不需打孔，划线的工作量也比较少，因此比较省工、省时间，工作效率当然就要高多了。（二）与铸件相比焊接结构生产不需要制作木模和砂型，也不需要专门熔炼，浇铸，工序简单，生产周期短。这一点对于单件和小批量生产特别明显，换句话说，和铸件相比就是特别的节省时间也就是工作效率高，其次，焊接结构比铸件节省材料，一般情况下，它比铸钢轻20-30%以上，比铸铁件轻50-60%，这主要是因为焊接结构的截面可以按设计的需要来选取，不必象铸件那样因工艺的限制而加大尺寸。因为液体要想让它流动的好充分到位，就必须要有较大的空间，这势必会用到更多的金属材料。

比如12000吨水压机的下横梁采用焊接结构，净重260吨而如果采用铸钢件则重量将达470吨，重量减轻将近45%，这是因为铸造毛坯不易保证尺寸精度，顾加工裕量就会非常大，这样所用的液体金属当然就会多许多，而且占用的时间也非常长，这是因为熔化与冷却金属都是要用很长时间的原故，再有焊接车间所需要的设备和厂房投资一般都比生产同样重量毛坏的铸造车间低，它只需要一定的场地和所必要的电源，不需要特别复杂的工艺就可以进行加工，一条焊缝就已经完全解决问题了，所以焊接和铸造比较之下即省工又省料同时又非常经济便宜。以上对比说明了焊接的质量和工作效率的优越性。

有些构件在某些特定的部位它的材质有特殊的强度要求，比如大型齿轮的轮缘部分必须要用高强度的耐磨优质合金钢，这样才能常时间的使用，保证它的质量，但这种钢材很贵，这就会大大的提高成本，所以其它部分为了节省材料可用一般钢材来制造，这样即提高了齿轮的使用性能，使它很结实耐磨，又节省了优质钢材降低了成本，这就用到了拼焊的方法，比如堆焊和摩擦焊，把工件分别加工后再拼接在一起，形成一个很完美的整体，可见这一点也是很有优势的。

因为以上所介绍的这些焊接的优点，所以我们只要正确的认识和切实的掌握它，并能够合理的运用就能够获得高质量的构件，所以焊接是绝对不可替代的并值得努力发展的。

现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导，众所周知受材料，信息学科新技术的影响，不仅导致了数十种焊接新工艺的问世，而且也使得焊接工艺操作正经历着手工焊到自动焊，自动化，智能化的过渡，这已成为公认的发展趋势。

在今天焊接作为一种传统技术又面临着21世纪的挑战。一方面，材料作为21世纪的支柱已显示出几个方面的变化趋势，即从黑色金属向有色金属变化；从金属材料向非金属材料变化，从结构材料向功能材料变化，从多维材料向低维材料变化；从单一材料向复合材料变化，新材料连接必然要对焊接技术提出更高的要求。另一方面，先进制造技术的蓬勃发展，正从住处化，集成化，等几个方面对焊接技术的发展提出了越来越高的要求。突出“高”“新”以此来迎接21世纪新技术的挑战。

20世纪中期焊接方法也有了突飞猛进的发展，随着科技的进一步发展，出现了新的高精密度热源电子束，等离子束、激光束等，使其精密度，温度都大大的高出了电弧焊。真空电子束焊可以一次焊接透200mm的金属，激光焊具有可以在大气中进行焊接的优点，由于聚焦后的光斑只有0.2-2mm，由于焊缝小，当然变形也就小多了，接头质量高。比如在航空发动机、汽车车身等重要领域立刻创造出了明显经济和社会效益，完全等合段抟高效，低耗、清洁、灵活生产的技术发展方向。

新材料的出现对焊接技术得出了新的课题，成为焊接技术发展的重要推动力，许多新材料，如耐热合金，钛合金，陶瓷等的连接都提出了新的课题。特别是异种材料之间的连接，采用通常的焊接方法，已经无法完成，固态连接的优越性日益显现，扩散焊与磨擦焊已成为焊接界的热点，比如金属与陶瓷已经能够进行扩散连接这在以前是不可想象的，所以固态连接是21世纪将有重大发展的连接技术。

通过前面的介绍我们已经知道焊接现在已从简单的构件连接方法和毛坏制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段。因此，保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生产率已成为焊接生产发展亟待解决的问题。使得实现对焊接过程的自动控制、焊接工艺制造的自动化的需求越来越迫切。另外，计算机技术、控制理论、人工智能、电子技术及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中，取得了很多成果，焊接过程自动化已成为焊接技术的生长点之一。从焊接技术发展来看，焊接自动化、机器人化以及智能化已成为趋势。

经过总结焊工的智能经验并把它们运用到现在很先进的高科技中，能够快速、灵活、安全的实现自动化焊接，现在在发达国家焊接自动化控制已经获得了满意的效果，对于宏观焊接质量（如熔透控制，接头尺寸等）的控制已取得了较大的进展，对于微观焊接质量（焊缝的金相组织及机械性能）的控制也已经起步。焊接过程正由宏观向微观、由简单控制向系统的智能控制发展。