焊接，也稱作熔接,、镕接,，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。 焊接透過下列三種途徑達(dá)成接合的目的：
① 加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時(shí)可加入熔填物輔助
② 單獨(dú)加熱熔點(diǎn)較低的焊料,，無需熔化工件本身，借焊料的毛細(xì)作用連接工件（如軟釬焊,、硬焊）
③ 在相當(dāng)于或低于工件熔點(diǎn)的溫度下輔以高壓,、疊合擠塑或振動(dòng)等使兩工件間相互滲透接合（如鍛焊、固態(tài)焊接）
依具體的焊接工藝,，焊接可細(xì)分為：氣焊,、電阻焊、電弧焊,、感應(yīng)焊接及激光焊接…等其他特殊焊接,。
焊接的能量來源有很多種，包括：氣體焰,、電弧,、激光、電子束,、摩擦和超聲波…等,。除了在工廠中使用外，焊接還可以在多種環(huán)境下進(jìn)行,，如：野外,、水下和太空。無論在何處,，焊接都可能給操作者帶來危險(xiǎn),，所以在進(jìn)行焊接時(shí)必須采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。焊接給人體可能造成的傷害包括：燒傷,、觸電,、視力損害、吸入有毒氣體,、紫外線照射過度…等,。
19世紀(jì)80年代,，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業(yè)化的發(fā)展和兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)對現(xiàn)代焊接的快速發(fā)展產(chǎn)生了影響,。基本焊接方法——電阻焊,、氣焊和電弧焊都是在一戰(zhàn)前發(fā)明的,。但20世紀(jì)早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導(dǎo)地位,。過些年后,，電焊得到了同樣的認(rèn)可。
1887年,，美國的湯普森發(fā)明電阻焊,，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；縫焊是壓焊中最早的半機(jī)械化焊接方法,，隨著縫焊過程的進(jìn)行,，工件被兩滾輪推送前進(jìn)；二十世紀(jì)世紀(jì)20年代開始使用閃光對焊方法焊接棒材和鏈條,，至此電阻焊進(jìn)入實(shí)用階段,，1956年，美國的瓊斯發(fā)明超聲波焊,；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊,；1959年，美國斯坦福研究所研究成功爆炸焊,；50年代末蘇聯(lián)又制成真空擴(kuò)散焊設(shè)備,。
焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，古代的焊接方法主要是鑄焊,、釬焊和鍛焊,，中國商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件,，其表面銅與鐵的熔合線婉蜒曲折,，接合良好，春秋戰(zhàn)國時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍,，是分段釬焊連接而成的,，經(jīng)分析，所用的與現(xiàn)代軟釬料成分相近,。
戰(zhàn)國時(shí)期制造的刀劍,，刀刃為鋼，刀背為熟鐵,，一般是經(jīng)過加熱鍛焊而成的,，據(jù)明朝宋應(yīng)星所著《天工開物》一書記載：中國古代將銅和鐵一起入爐加熱，經(jīng)鍛打制造刀、斧,；用黃泥或篩細(xì)的陳久壁土撒在接口上,，分段煅焊大型船錨，中世紀(jì),，在敘利亞大馬士革也曾用鍛焊制造兵器,。
古代焊接技術(shù)長期停留在鑄焊、鍛焊和釬焊的水平上,，使用的熱源都是爐火,，溫度低、能量不集中,，無法用于大截面,、長焊縫工件的焊接，只能用以制作裝飾品,、簡單的工具和武器,。
19世紀(jì)初，英國的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫?zé)嵩矗?885～1887年,俄國的別納爾多斯發(fā)明碳極電弧焊鉗,；1900年又出現(xiàn)了鋁熱焊,。
20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用,，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊,，電弧比較穩(wěn)定，焊接熔池受到熔渣保護(hù),，焊接質(zhì)量得到提高,，使手工電弧焊進(jìn)入實(shí)用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法,。
在此期間,，美國的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動(dòng)電弧焊機(jī),，從而成為焊接機(jī)械化,、自動(dòng)化的開端，1930年美國的羅賓諾夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊,，焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展,，40年代，為適應(yīng)鋁,、鎂合金和合金鋼焊接的需要,，鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問世。
1951年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊,，成為大厚度工件的高效焊接法,，1953年,，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，促進(jìn)了氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用和發(fā)展,，如出現(xiàn)了混合氣體保護(hù)焊,、藥芯焊絲氣渣聯(lián)合保護(hù)焊和自保護(hù)電弧焊等。
1957年美國的蓋奇發(fā)明等離子弧焊,；40年代德國和法國發(fā)明的電子束焊,，也在50年代得到實(shí)用和進(jìn)一步發(fā)展；60年代又出現(xiàn)激光焊等離子,、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著高能量密度熔焊的新發(fā)展,，大大改善了材料的焊接性,，使許多難以用其他方法焊接的材料和結(jié)構(gòu)得以焊接。
具體的金屬焊接辦法有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況,，不加壓力完結(jié)焊接的辦法,。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處敏捷加熱熔化,，構(gòu)成熔池,。熔池隨熱源向前挪動(dòng)，冷卻后構(gòu)成接連焊縫而將兩工件銜接成為一體,。
在熔焊過程中,，若是大氣與高溫的熔池直接觸摸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素,。大氣中的氮,、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過程中在焊縫中構(gòu)成氣孔,、夾渣,、裂紋等缺點(diǎn)，惡化焊縫的質(zhì)量和功能,。
為了進(jìn)步焊接質(zhì)量,，大家研討出了各種維護(hù)辦法。例如,，氣體維護(hù)電弧焊就是用氬,、二氧化碳等氣體阻隔大氣，以維護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率,；又如鋼材焊接時(shí),，在焊條藥皮中參加對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,，就可以維護(hù)焊條中有利元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池,，冷卻后取得優(yōu)質(zhì)焊縫,。
壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下完成原子間聯(lián)系,，又稱固態(tài)焊接,。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流經(jīng)過兩工件的銜接端時(shí),，該處因電阻很大而溫度上升,，當(dāng)加熱至塑性狀況時(shí)，在軸向壓力效果下銜接成為一體,。
電阻焊
首例電阻焊要追溯到1856年,。James Joule（即Joule加熱原理發(fā)明者）成功用電阻加熱法對一捆銅絲進(jìn)行了熔化焊接。
第1臺電阻焊機(jī)用于對接焊,。1886年,，英國的Elihu Thomson造出了第1個(gè)焊接變壓器并在來年為此項(xiàng)工藝申請了專利。該變壓器在2V空載電壓時(shí)能產(chǎn)生200A電流輸出,。此后,，Thomson又發(fā)明了點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī),、凸焊機(jī)以及閃光對焊機(jī),，后來點(diǎn)焊成為電阻焊最常用的方法，如今已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)和對其它許多金屬片的焊接上,。
1964年,，Unimation 生產(chǎn)的首批用于電阻點(diǎn)焊的機(jī)器人在通用汽車公司使用。
氣焊
19世紀(jì)末,，一種氧乙炔火焰的氣焊在法國出現(xiàn)了,。大約在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard 造出了第一支焊炬。實(shí)驗(yàn)證明焊炬發(fā)出的火焰炙熱,，大約在3100℃以上,。后來焊炬成為了焊接切割鋼時(shí)的重要工具。
早在英國的Edmund Davy發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳化物在水中分解時(shí)能產(chǎn)生一種可燃性氣體之前就發(fā)現(xiàn)了乙炔氣體,。當(dāng)乙炔燃燒時(shí),，其亮無比，這一點(diǎn)成為它的主要用途,。然而,，在傳輸使用乙炔時(shí)經(jīng)常發(fā)生爆炸。人們發(fā)現(xiàn)丙酮能溶解大量乙炔,，尤其是壓力增加時(shí),。1896年,，Le Chatelier發(fā)明了一種安全的方法儲存乙炔。那就是在圓瓶內(nèi)使用丙酮和多孔石來儲存乙炔,。
其他許多國家利用這項(xiàng)法國發(fā)明儲存乙炔,。但時(shí)有報(bào)道在傳輸過程中發(fā)生爆炸。瑞典人Gustaf Dahlen 改變了滲透物的成分,，成功做到了讓乙炔100%安全,。
電弧焊
1810年，Humphrey Davy 在電路的兩極造了一個(gè)穩(wěn)定的電弧---電弧焊的基礎(chǔ),。在1881年的巴黎“首屆世界電器展”上,，俄羅斯人Nikolai Benardos展示了一種電弧焊的方法。他在碳極和工件間打出一個(gè)弧,。填充金屬棒或填充金屬絲可以送進(jìn)這個(gè)電弧并熔化,。那時(shí)他是法國Cabot實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年間在幾個(gè)國家得到了專利權(quán),。該專利展示了早期電極夾,，參見圖2,。到19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉,，碳弧焊越來越流行。
Benardos, Nicolai Slavianoff 的同胞進(jìn)一步完善了這一焊接法,。1890年,，他用金屬棒代替碳棒作為電極并獲得專利。電極熔化,，從而充當(dāng)熱源和填充金屬,。
但是，焊縫不能隔絕空氣,，質(zhì)量問題也接踵而來,。瑞典人Oscar Kjellberg 在使用該方法修理船上的蒸汽鍋爐時(shí)注意到焊接金屬上到處都是氣孔和小縫，這樣的話根本不可能讓焊縫防水,。為了改善這種方法,，他發(fā)明了涂層焊條，于1907年6月29日獲得專利（瑞典專利號27152）,。質(zhì)量改善后,，電焊技術(shù)得到突破，現(xiàn)在也能應(yīng)用于工業(yè),。這家電焊公司（ESAB,，瑞典語首字母縮略）作為一家輪船修理公司于1904年9月12日成立。
此后,，在20世紀(jì)30年代,，又發(fā)明了不少新焊接法,。直到那時(shí)，所有的金屬電弧焊都是通過手工焊的方法完成的,。人們不斷嘗試用連續(xù)絲讓該工藝自動(dòng)化,。最成功的發(fā)明是埋弧焊，在這種焊接方法中,，電弧埋在一層粒狀熔劑里,。
氣體保護(hù)電弧焊早在1890年就由C. L. Coffin獲得了專利。但在二戰(zhàn)期間,，航空業(yè)需要找到焊接鎂和焊接鋁的方法,。1940年，在美國,，用隋性氣體保護(hù)電弧的實(shí)驗(yàn)開展得如火如荼,。通過使用鎢電極，不用熔化電極也可以打出電弧,。這樣的話,，不管有沒有填充金屬都可以進(jìn)行焊接。這種方法現(xiàn)在稱為TIG焊接（鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊）,。
過些年以后,，用連續(xù)放入金屬絲作為電極的MIG焊接工藝（熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊）出現(xiàn)了。起初,，保護(hù)氣體為隋性氣體氦或氬,。
因?yàn)?/span>CO2更容易找到（活性氣體保護(hù)電弧焊MAG）,Lyubavskii 和 Novoshilov 成功使用了它。他們使用“浸沾轉(zhuǎn)移”法減少了由產(chǎn)生激烈的飛濺引起的一些問題,。到那時(shí)為止,，我們今天使用的大多數(shù)焊接工藝都已發(fā)明。接下來又出現(xiàn)了其他一些焊接法,，諸如激光束焊和攪拌摩擦焊,，兩者都是由英國焊接學(xué)會(huì)發(fā)明的。,。
焊接工藝的發(fā)展：
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錫 焊
有證據(jù)表明焊錫最早出現(xiàn)在5000年前的美索不達(dá)美亞,。金屬加工的歷史中，錫焊和釬焊可能在公元前4000年就已經(jīng)出現(xiàn),。
錫焊是一種加工過程,，在該過程中的兩個(gè)更多個(gè)金屬材料的接縫處，熔入和填充焊料,，使金屬材料和焊料結(jié)合在一起,。錫焊不同于常規(guī)的焊接，錫焊過程不涉及熔化工件,，而是控制一定的溫度熔化金屬焊料達(dá)不到熔化工件（母材）的溫度,。以前幾乎所有的焊料中都含有鉛,，但隨著環(huán)保意識和關(guān)注增強(qiáng)，電子設(shè)備制造過程越來越多使用無鉛的材料和工藝,。
錫焊在歷史上曾應(yīng)用于珠寶加工,，炊具和工具制造以及其他如彩繪玻璃…等。當(dāng)前錫焊應(yīng)用最廣的當(dāng)屬電子行業(yè)的PCBA焊錫了,。
焊接電源
19世紀(jì)末以前沒有出現(xiàn)電焊的理由之一就是缺乏合適的電源,。18世紀(jì)末期，意大利人Volta和Galvani 成功發(fā)現(xiàn)了電流,。1831年, Michael Faraday 創(chuàng)立了變壓器和電機(jī)原理,，這是對電源的重要發(fā)展。
首批焊接實(shí)驗(yàn)的開展是通過不同類型的方法來解決焊接電源的,。
1801年, Humphrey Davy 先生在首批電弧實(shí)驗(yàn)中使用電池作為電源,。
Benardos 在碳弧焊實(shí)驗(yàn)中使用一臺22馬力的蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，用150個(gè)電池來發(fā)電,。單是電池的總重量就達(dá)到2400kg,。
Thomson 在發(fā)明電阻焊機(jī)時(shí)使用了變壓器。
Oscar Kjellberg 使用110V直流電壓電源,，他讓電流通過一個(gè)裝滿鹽水的桶,，從而把電流減小到適當(dāng)?shù)乃健?nbsp;
1905年，德國AEG公司生產(chǎn)了焊接發(fā)電機(jī),。它由三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),，其特性適合焊接,，重1000kg, 電流 250A,。
直流電直到20世紀(jì)20年代才適合用于電弧焊。焊接變壓器很快變得受歡迎,，因?yàn)樗膬r(jià)格較便宜,，消耗能源相對較少。
20世紀(jì)50年代末,，固體焊接整流器問世,。最初使用的是硒整流器，接著很快出現(xiàn)了硅整流器,。此后,，硅可控整流器的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了電子控制焊接電流。這些整流器現(xiàn)在都普遍使用,，尤其是用于大型焊接電源,。
焊接逆變器的出現(xiàn)是在電源上最引人注目的發(fā)展。伊薩首個(gè)逆變器模型造于1970年,。但是逆變器在1977年以前沒有普遍用于工業(yè),。1984年,，伊薩推出140A“Caddy” 牌逆變器，重量只有8kg,。
先進(jìn)焊接工藝
等離子焊接出現(xiàn)時(shí),，實(shí)驗(yàn)證明它是更集中、更炙熱的能源,，利用它可以提高焊接速度,，減少線能量。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的激光電子束焊接也與之有相似的好處,。質(zhì)量提高,，容差減小，超過了以前可能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn),。對新材料和不同金屬組合都能進(jìn)行焊接,。電子束狹窄，要求必需使用機(jī)械化設(shè)備,。
從1964年起,，機(jī)器人就已經(jīng)用于電阻焊。大約10年后出現(xiàn)電弧焊機(jī)器人,。電動(dòng)機(jī)器人可以設(shè)計(jì)得非常精確,，達(dá)到熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊焊接的要求。最初,，機(jī)器人內(nèi)輸入的焊接數(shù)據(jù)和手工焊使用的焊接數(shù)據(jù)是相同的,。
人們進(jìn)行了許多嘗試來提高熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊工藝的生產(chǎn)力。加拿大人John Church使用了快速送絲速度和由4種成分組成的保護(hù)氣體來做此嘗試,。工藝相似,，仍然使用同樣的焊接設(shè)備，但卻有可能讓焊接速度提高一倍,。
在同一熔池內(nèi)使用兩根焊絲的焊接法——雙絲焊或雙芯焊,，實(shí)驗(yàn)證明更富有成效。最新高效焊接法是混合焊——這種方法結(jié)合了兩種不同的工藝,。激光熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊混合焊是最有發(fā)展前景的,。這種焊接速度極快，熔深大,。
機(jī)械化焊接打開了投入到新應(yīng)用中去的大門,。窄間隙焊既節(jié)省時(shí)間，又節(jié)省耗材,，減少了熱影響區(qū)焊接的變形,。起初使用的是熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊工藝，后來也使用埋弧焊和鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊。1980年前后,，伊薩把重型埋弧焊,、窄間隙焊設(shè)備運(yùn)往了前蘇聯(lián)Volgadonsk。
1992年,，TWI 獲得攪拌摩擦焊專利權(quán),。這種焊接法對鋁很適用。鋁不用熔化就能接合并形成高質(zhì)量接合點(diǎn),。該工藝不使用耗材,，能源消耗少，它的另一個(gè)好處就是對環(huán)境影響小,。此工藝非常簡單有效,，是20世紀(jì)最重要的焊接創(chuàng)新之一。
發(fā)展趨勢
焊接的有些發(fā)展趨勢是顯而易見的：不斷提高生產(chǎn)力,；進(jìn)一步自動(dòng)化,；繼續(xù)尋找更有效率的焊接工藝。
通過新設(shè)計(jì)以及使用高強(qiáng)度鋼和鋁合金的增多,，整體構(gòu)件重量減輕,。在焊接展上，我們能清楚看到電子元件,、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字通訊的發(fā)展影響著焊接設(shè)備的發(fā)展,。諸如混合激光熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊和攪拌摩擦焊新工藝已經(jīng)出現(xiàn)。但是傳統(tǒng)的鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊,、熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊以及埋弧焊工藝毫無疑問將繼續(xù)占主導(dǎo)地位,。
