金属熔焊原理绪论

1、科目：金属熔焊原理 绪 论 1.焊接技术的应用 2.世界焊接发展史话 3.焊接的基本槪念和本质 4.焊接方法的分类 5.本课程的主要内容 焊接技术的应用 航空航天器（涡轮发动机叶片） 航空母舰（甲板的焊接） 地质钻探机（传动构件间的焊接） 世界焊接发展史话 公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。 公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。 公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊 工艺。 如图所示 古代焊接技术古代焊接技术 焊接的历史深远流长。中国商朝制造的铁刃 铜铖，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的 熔合蜿蜒曲折,接合良好。 春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜鼓上有许 多盘龙

2、。是分段钎焊连接而成的。经分析与 现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑， 刀刃为钢刃背为熟铁，一般是经过加热锻焊 而成的。据明朝宋应星所著天工开物一书 记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热熔炼， 经锻打制造刀斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒 在接口上，分段锻焊太型船锚。 西方早在青铜器时代就出现了焊接技术：人 们把搭接头通过加压的方式熔接在一起，制成 圆形的小金盆子。到了铁器时代埃及人和地 中海东部地区的居民已经掌握了将铁片焊接在 一起的技术。 中世纪的西方出现了锻造技术，许多铁制品 是通过锻焊的方法制造的。但现在我们知道， 直到19世纪才出现了真正的焊接技术。 1801年：英国年：英国H.Dav

3、y发现电弧。发现电弧。 1836年：年：Edmund Davy 发现乙炔气。发现乙炔气。 1856年：英格兰物理学家年：英格兰物理学家James Joule 发现了电阻焊原理。发现了电阻焊原理。 1859年：年：Deville和和Debray发明氢氧气焊。发明氢氧气焊。 1881年：法国人年：法国人 De Meritens 发明了最早期的碳弧焊机。发明了最早期的碳弧焊机。 1881年：美国的年：美国的R. H. Thurston 博士用了六年的时间，完成了全系列铜博士用了六年的时间，完成了全系列铜-锌合金钎料在强度与延伸性方面的锌合金钎料在强度与延伸性方面的 全部实验。全部实验。 1882年：

4、英格兰人年：英格兰人Robert A. Hadfield发明并以他的名字命名的奥氏体锰钢获得了专利权。发明并以他的名字命名的奥氏体锰钢获得了专利权。 1885年：美国人年：美国人Elihu Thompson 获得电阻焊机的专利权。获得电阻焊机的专利权。 1885年：俄罗斯人年：俄罗斯人 BenardosOlszewski 发展了碳弧焊接技术。发展了碳弧焊接技术。 1888年：俄罗斯人年：俄罗斯人H.C 发明金属极电弧焊。发明金属极电弧焊。 18891890年：美国人年：美国人C. L. Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。 1890年；美国人年；

5、美国人C. L. Coffin提出了在氧化介质中进行焊接的概念。提出了在氧化介质中进行焊接的概念。 1890年：英国人年：英国人Brown 第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试。第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试。 1895年：巴伐利亚人年：巴伐利亚人 Konrad Roentgen 观察到了一束电子流通过真空管时产生观察到了一束电子流通过真空管时产生X射线的现象。射线的现象。 1895年：法国人年：法国人 Le Chatelier 获得了发明氧乙炔火焰的证书。获得了发明氧乙炔火焰的证书。 1898年：德国人年：德国人Goldschmidt发明铝热焊。发明铝热焊。 1898年：德

6、国人克莱菌年：德国人克莱菌.施密特发明铜电极弧焊。施密特发明铜电极弧焊。 1900年：英国人年：英国人Strohmyer发明了薄皮涂料焊条。发明了薄皮涂料焊条。 1900年：法国人 Fouch 和 Picard制造出第一个氧乙炔割炬 1901年：德国人Menne 发明了氧乙炔切割。 1904年：瑞典人奥斯卡.克杰尔贝格建立了世 界上第一电焊条厂ESAB公司的OK焊条厂。 1904年：美国人Avery 发明了便携式钢瓶。 1907年：在美国纽约拆除旧的中心火车站时， 由于使用氧乙炔切割节省工程成本的20%多。 1907年：10月瑞典人O. Kjellberg 完善了药皮焊 1909年：Schon

7、herr 发明了等离子弧。 下图为手工等离子弧切割 下图为水下等离子切割 1911年：由Philadelphia & Suburban气体公司建成了第一条使 用氧溶剂气焊焊接的11英里长管线。 1912年：第一根氧乙炔气焊钢管投入市场。 1912年：位于美国费城的Edward G. Budd 公司生产出第一个 使用电阻点焊焊接的全钢汽车车身。 大约1912年: 美国福特汽车公司为了生产著名的T型汽车，在自 己工厂的实验室里完成了现代焊接工艺 1913年：在美国的印第安纳波利斯 Avery 和 Fisher完善了乙炔钢瓶。 1916年：安塞尔.先特.约发明了焊接区X射线无损探伤法。 1917年：

8、第一次世界大战期间使用电弧 焊修理了109艘从德国缴获 的船用发动机，并使用这些修理后的船只把50万美国士兵运到了法国。 1917年：位于美国麻萨诸塞州的Webster& Southbridge 电气公司使 用电弧焊设备焊11英里长、直径为3英寸的管线 1919年：Comfort A.Adams组建了美国焊接学会（AWS）。 1924年美国焊接协会活动时纪念照片 1919年：C.J.Halslag发明交流焊。 1920年：Gerdien发现等离子流热效应。 1920年：第一艘全焊接船体的汽船Fulagar在英国下水。 大约1920年：开始使用电弧焊修理一些贵重设备 大约1920年：使用电阻焊焊

9、接钢管的生产方法（The Johnson Process）获得了专利 大约1920年：第一艘使用焊接方法制造的油轮 Poughkeepsie Socony号在美国下水。 如下图 1923年：世界上第一个浮顶式储罐（用来储存汽油或其他化 工品）建成；其优点是由焊接而成的浮顶与罐壁组成象望远镜 一样可升高或降低的储罐，从而可以很方便的改变储罐的体积。 1924年：Magnolia 气体公司使用氧乙炔焊接技术建成了14英里长的全焊结构的天然气管线。 1924年：在美国由H.H.Lester首先使用X光线照相术，为Boston Edison 公司的发电厂检验蒸汽压力为 8.3Mpa的待安装的铸件质量。

10、 1926年：美国Langmuir发明原子氢焊。 1926年：美国Alexandre发明CO2气体保护焊原理。 1926年：由美国的A.O.Smith公司率先介绍了在电弧焊接用金属电极外使用挤压方式涂上起保护作用的固 体药皮（即手工电弧焊焊条）的制作方法。 1926年：铬钨钴焊材合金获得了第一份关于药芯焊丝的专利。 1926年：美国人M.Hobart和 P.K.Devers获得了使用氦气作为电弧保护气体 的专利。 1927年：由Lindberg单独驾驶Ryan式单翼飞机成功地飞过了大西洋，该飞 机机身是由全焊合金钢管结构组成的。 1928年：第一部结构钢焊接法规建筑结构中熔化焊和气割规则由美国

11、焊 接学会出版发行，这部法规就是今天的D1.1结构钢焊接规则的前身 1931年：由焊接工艺制造全钢结构组 成的帝国大厦建成。如下图 1933年：第一条使用电弧焊工艺焊接的接头采用无 衬垫结构的长输管线铺成。 1933年：当时世界上最高的悬索桥旧金山的金门大桥建成通车，她是 由87750吨焊接拼成的。 巴顿所创始人叶夫金奥斯卡洛维奇巴顿 1934年：巴顿焊接研究所成立。 欧洲最大的全焊接第涅伯河上铁桥巴顿桥 1935年：美国的Linde Air Products公司完善了埋 弧焊技术。 1936年：瑞士Wasserman发明低温钎焊。 1939年：美国Reinecke发明等离子流喷枪。 1940

12、年：第一艘全焊接船Exchequer号在美国的 Ingalls 船坞建成下水。 1941年：美国人Meredith 发明了钨极惰性气体保护 电弧焊（氦弧焊）。 1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种 重武器的制造采用了大量的焊接技术。 1943年：美国Behl发明超声波焊。 1943年：飞机的制造者们首次使用原子氢焊、埋弧焊和熔 化极气体保护焊焊接飞机钢制螺旋桨的空心叶片。 1944年：英国Carl发明爆炸焊。 1947年：前苏联Bopoe（沃罗舍维奇）发明电渣焊。 1949年：第一台使用弧焊和电阻焊工艺制造的全焊 结构的FORD牌汽车下线。 1950年：美国人Muller，Gibs

13、on和Anderson三人获得第一个 熔化极气体保护焊喷射过度的专利。 1950年：德国F.Buhorn发 现等离子电弧。 大约1950年：在前苏联首次把电渣焊用于生产。 1953年：美国Hunt发明冷压焊。 1953年：前苏联柳波夫斯基、日本关口等人发明CO2气体保护电弧焊。 1954年：自保护药芯焊丝在美国Lincoln电气公司投入生产。 v焊接工人正在利用自保护药芯焊丝焊接高层建筑 1954年：第一艘采用焊接工艺制造的核潜艇 The Nautilus号开始为美国海军服役。 1954年：贝纳德发明了管状焊条。 1955年：美国托姆.克拉浮德发明高频感应焊。 1956年：中国成立了哈尔滨焊接

14、研究所 1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。 中国最早的摩擦焊设备 1957年：焊接创刊，这是中国第一本焊接专业杂志 大约1957年：美国、英国和前苏联都在熔化极气体保护焊短路过度工艺中使用了CO2作为保护气体。 1960年：美国Maiman发现激光，现激光已被广泛 的应用在焊接领域。 利用激光的机器人对轿车车门进行切割 1960年：美国的Airco 推出熔化极脉冲气体保护焊工艺。 1962年：气电立焊的专利权授予了比利时人Arcos 1962年：电子束焊接首先在超音速飞机和B-70轰 炸机上正式使用。 1964年：热丝焊接方法和协调控制熔化极气体保护焊接方法的专利权授予了美国人Man

15、z。 1965年：焊接而成的Appllo 10号宇宙飞船登月成功。 1967年：日本荒田发明连续激光焊。 1967年：世界上第一条海底管线在墨西哥湾铺设成功，它是由美国的Krank Pilia公司使用热螺纹工艺 及焊接工艺制造而成的。 1968年：在芝加哥的 John Hancock 中心的22层以上焊接而成了世界上最高的锐角形钢结构，高度达 到1107英尺。 1969年：美国的Linde公司提出热丝等离子弧喷涂工艺。 1970年：晶闸管逆变焊机问世。 1976年：日本荒田发明串联电子束焊。 1980年左右：半导体电路和计算机电路被广泛的用来控制焊接与切割过程。 1980年左右：使用蒸汽钎焊焊

16、接印刷线路板。 1983年：航天飞机上直径为160英尺的瓣状结构的圆形顶部是使用埋弧焊和气保护焊方法焊接而成的， 使用射线探伤机进行检验的。 1984年：前苏联女宇航员Svetlana Savitskaya在 太空中进行焊接试验。 1988年：焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。 1990年左右：逆变技术得到了长足的发展，其结果使得焊接 设备的重量和尺寸大大的下降。 1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功 的焊接了铝合金平板。 1993年：使用机器人控制CO2激光器成功的焊接了美国陆军 Abrams型主战坦克。 1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十多

17、人 的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。 2002年：三峡水轮机的焊接完成，是已建造和目前正在建造的世界上最大的水轮机。 材料的连接方法 一、焊接的基本概念和本质 焊接是利用加热或加压（或者加热和加压），使 分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成 原子间的结合的连接方法。 所用能源可以是电能、机械能、化学能、声能或光能 等。 主要用于金属材料及金属结构的连接，亦用于塑 料及其它非金属材料的连接。 在机械制造、建筑、车辆、石油化工、原子能、 航空航天等部门广泛运用。 优点 （1）焊接结构重量轻，节省金属材料。例如：与金属铆接相比，可 节省金属10%-20%以上。 （2）焊接接头具有

18、良好的力学性能，能耐高温、高压，具有良好的 密封性、导电性、耐腐蚀性、耐磨性。可焊接锅炉、高压容器、 储油罐、船体等重量轻、密封性好、工作时不渗漏的空心构件。 （3）可以将大而复杂的结构分解为小而简单的坯料拼焊，简化大型 或形状复杂结构零件的制造工艺。例如：大型压力机机身的制造。 （4）可实现不同材料间的连接成形，铜铝连接，高速钢碳钢连 接， 碳钢合金钢连接, 优化设计，节省贵重金属。 缺点 （1）焊接接头不可拆卸，更换零部件不方便； （2） 焊接接头的组织和性能往往要变坏； （3） 焊接时容易产生残余应力和焊接变形； （4） 焊缝易出现裂纹，夹渣、气孔等缺陷， 从而 导致焊接件承载能力降低 甚至脆断。 另外对某些材料的焊接存在一定的困难。 压焊 常常 用用 焊焊 接接 方方 法法 熔熔 焊焊 钎焊钎焊 气焊气焊 电弧焊电弧焊 电渣焊电渣焊 电子束焊电子束焊 激光焊激光焊 电阻焊电阻焊 摩擦焊摩擦焊 扩散焊扩散焊 高频焊高频焊 烙铁钎焊烙铁钎焊 火焰钎焊火焰钎焊 炉中钎焊炉中钎焊 点点 焊焊 缝缝 焊焊 对对 焊焊 焊条电弧焊焊条电弧焊