焊接技術發展史范文

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第1篇

【關鍵詞】電子束焊接；焊接變形；厚板焊接；異種焊接；穿透深度

一、電子束焊接的發展

電子束的發現距今已有100多年的歷史，由于電子具有獲得容易并自身帶有電荷，在電場下能夠很容易被加速從而獲得很高的能量，所以電子束很早即被研究。電子束焊接設備與當今一般應用的電子束設備相似，電子束被加速到具有很高的能量并通過電磁透鏡聚焦于一點，然后作用于工件表面，電子的動能轉變為熱能從而進行材料的焊接。電子槍產生電子束，電子束在電磁透鏡的聚焦下作用于工件表面，完成對工件的焊接。附屬設備包括真空室、抽真空設備、水冷系統、光學觀察系統以及各種閥門等。電子束能量密度D由下式決定：

D=k?I0.25V3.5

式中k為電子槍常數、I為電子束電流、V為加速電壓，從式中各參數的指數出發，增大加速電壓能夠較大的增加電子束的能量密度，所以當前電子束焊接設備已發展到了300kV或更高，再配合電磁透鏡的匯聚聚焦作用，以及真空度的提高，使得電子束作用于工件表面的能量密度越來越高，獲得較好的焊接和加工效果。

二、電子束焊接的優點

電子束焊接在實驗室研究以及工業生產方面均得到了廣泛的應用，相對于其他焊接方式其具有特點和優勢具體如下：

1、最小的焊接變形

扭曲變形與焊接過程中的熱傳導過程有關，而且一般是熱量越高，焊接扭曲變形越大。電子束焊接過程熱影響區小，焊接過程中收縮應變較小，所以適用于那些運用傳統焊接方法焊接易開裂金屬的焊接。

I. Magnabosco等[1]系統研究了電子束焊接過程中三種接頭（Cu+AISI 304L不銹鋼―接頭Ⅰ；Cu+ AISI 304不銹鋼―接頭Ⅱ和Cu+ AISI 316L不銹鋼―接頭Ⅲ）熱影響區的特性，焊接過程中除電子束電流、電子槍離工件的高度、焊接路徑和銅板-鋼板的厚度不同外，其他工藝參數均相同。得出以下結論：接頭Ⅰ的熱影響區基本可以忽略，接頭Ⅱ和接頭Ⅲ的熱影響區僅為幾十微米；三種接頭熱影響區的厚度大小與焊接過程中電子束能量相對應：接頭Ⅰ焊接過程中電子槍的功率較小，輸出能量較低，所以接頭處除了發現一些Cu的滲透外，沒有觀察到其他缺陷；接頭Ⅱ和接頭Ⅲ在焊接過程中電子槍的功率較大，Cu的大量擴散使得奧氏體不銹鋼顆粒變脆，一般情況下，這種現象會促進由于熱作用而導致的微觀裂紋的產生，使接頭性能變差。

2、長焦長使得焊接過程容易實現

電子束作為粒子束而不能通過傳統的光學透鏡進行聚焦，能夠使其聚焦的電磁透鏡的具有較大的焦長，當前一般高壓設備中電磁透鏡的焦長可達180cm，且通過精確控制電子束能夠穿透寬度僅為630μm的縫隙。因此對于那些幾何形狀較復雜的工件，有些部位不適宜傳統焊槍的放置和焊接，但電子束焊接不受工件形狀的限制，使得焊接過程更容易實現。

3、電子束焊接能夠實現較大厚度范圍工件的焊接

通過控制工藝參數，電子束焊接能夠實現從千分之一英尺厚的到幾英尺厚度金屬的焊接。而且同一設備還能實現厚度差異較大工件之間的焊接，這是傳統焊接方法所不能達到的。因為傳統焊接方法是使工件發熱然后熔化完成焊接過程，但這一過程中，如果熱量恰好使厚件熔化，由于存在熱傳遞，此時薄件承受不了如此之大的熱量。反之，熱量不足以使厚件熔化，不能實現焊接。為了改善接頭的抗疲勞性能和韌性，必須獲得較好的微觀組織，這就需要在不改變工藝參數的前提下，改變接頭處的組成，以達到目的。試驗證明在焊接過程中引入純Ti為填充物，對改善接頭性能具有一定作用。電子束焊接還能實現厚度更薄的工件的焊接，而且焊縫質量良好，所以電子束焊接在薄件焊接方面具有較大優勢。

4、電子束焊接能夠實現不同金屬之間的焊接

為了滿足不同的需要，有時需要把不同材料焊接起來，例如承受較大扭矩的軸類件，其傳動部分可以用一種材料，但抗疲勞部分需用另一種材料，電子束焊接能夠實現這一過程。這樣能夠集多種材料的優點于一身，獲得更好的實用性能。隨著航空航天、軍事、醫學等的發展，Ti及其合金逐漸走進人們的視野，由于其具有好的力學性能、密度小、良好的生物相容性等優點，使得對其可焊性能的研究也逐漸開展起來。但傳統焊接方法在Ti及其合金的焊接過程中，Ti極易與氣氛中的O、N等氣體結合生成化合物，破壞接頭的性能。因此電子束焊接成為對Ti及其合金進行焊接的首選方法。

Ti合金具有優良的性能使得其與其他金屬組合時能夠表現出很多復合的優異性能，所以現在越來的越多的金屬間焊接技術被研究。WANG Ting等[2]運用電子束焊接技術對Ti-15-3鈦合金和304不銹鋼進行了焊接性能研究。實驗發現，在靠近Ti合金區域一側，Cu與Ti的反應優先控制冶金學過程，生成Cu/Ti金屬間化合物，具有很高的硬度；焊縫中部是Cu的固溶體并在其中分散著TiFe2，TiFe2不但能夠增強焊縫的塑性，而且還能強化較軟的Cu固溶體；靠近不銹鋼一側是Cu與Fe的固溶體，其中彌散有TiFe2。對焊縫進行抗拉強度試驗，抗拉強度可達234MPa。

5、電子束焊接具有更大的穿透深度

電子束具有較高的能量，所以其可以穿透厚板或穿透與厚板厚度相當的多層板，這使得電子束焊接的應用范圍更廣，可以實現17mm厚的Ti6Al4V合金的焊接，像氬弧焊等傳統的焊接方法是很難達到性能要求的。

三、結論

電子束焊接自20世紀50年展至今，已經在實驗室和工業生產中得到了廣泛研究與應用。相對于其他幾種焊接方式，電子束焊接具有焊接變形小；聚焦透鏡焦長大利于實現焊接過程；適用于較大厚度范圍工件的焊接；異種金屬焊接和更大的穿透深度等優點。因此其在不銹鋼、鈦合金、銅合金等對焊接條件要求較為苛刻的材料體系方面，特別是厚度較大工件以及絕緣材料焊接方面具有獨有的優勢和廣闊的應用前景，正是由于這一系列優勢，電子束焊接在研究及工業生產方面均發揮著不可替代的作用。

參考文獻：

第2篇

【關鍵詞】現代 焊接技術 發展 現狀

從目前我國工業化發展現狀來看，焊接技術已經在多種材料的連接中得到而來使用，同時隨著高新技術的快速發展，傳統焊接方式也發生了一些改變，轉變為現在廣泛使用的電子束及激光焊接技術。不管是在建筑行業，還是在機械、車輛等相關行業，焊接技術應用的作用都非常重要。隨著我國與國外交流機會的逐漸增多，現代焊接技術也開始應用于一些非金屬材料的連接上，并針對產品表面設計做出了創新，焊接技術的發展前景非常廣闊。鑒于此，筆者結合自己的工作經驗，對現代焊接技術發展的現狀展開了分析。

1 現代焊接技術發展的特點分析

焊接這門工藝的發展主要依托于科學技術的發展。到目前為止，焊接工藝從誕生開始已經經歷了上百年的歷史，它的發展速度非常快熟，從20世紀以來，特別是近二三十年以來，科學技術得到了快速發展，各種現代焊接技術得到了發展，電子束、等離子物理、紅外線以及微電子等現代科學技術都在焊接技術上得到了應用。新技術應用為焊接技術的發展奠定了堅實的基礎，焊接技術的能力得到了廣泛的增強，其應用范圍也得到了擴大。現在已經出現了幾十種具有特色的焊接方法，焊接技術在交通、機械、能源等多種領域中均得到了廣泛應用。我們甚至可以說，現代科學技術的新成就已經在焊接領域中廣泛滲透，極大的促進了現代焊接技術的發展。

2 現代焊接技術的發展現狀簡述

2.1 焊接生產自動化和智能化發展

焊接領域智能化發展重點體現在焊接智能機器人的發展上，從一定程度上來說，可以將焊接自動化水平與焊接智能機器人的發展水平等同看待。到目前為止，示教再現型是使用最為廣泛的一種焊接機器人，這種智能機器人由人工引導機器人末端執行器或者人工導引機械模擬裝置共同組成，其中人工引導機器人末端執行器安裝在機械人的關節結構末端，人工導引機械模擬裝置或者示教盒與控制系統相連接，是一種手持裝置，用來對機器人進行編程，或者使機器人運動，因為這種機械人的編程是利用實時在線示教程序來完成在線示教的，完全評價機械人自身的記憶進行操作，所以不能不斷的重復出現，這樣一來就形成了焊接智能機器人的自動化焊接過程。

2.2 焊接工藝高速高效化

為了能夠使焊接行業的高速發展得到實現，需要對現有的焊接工藝進行優化，國內外在這方面投入了很大的精力，目前活性化焊接工藝、多元氣體保護焊接工藝等方面已經獲得了很大的成效，同時在焊接速度上也有了很大進步，目前已經能夠達到1.8m/min，焊接產品效率得到了極大的提升。目前隨著國外數字化焊接技術的發展，我國也引進了相關產品與技術，不僅解決了原來技術上的刻板問題，同時焊接過程柔性化控制以及多功能集成也得到了實現，真正實現了焊接工藝的高效化與高速化。

2.3 焊接質量優化保證

焊接質量對于焊接產品來說是最為重要的，如果質量不盡如人意，那么對于日后產品使用質量將會起到重大限制性作用，同時焊縫跟蹤技術對于焊接質量的保證也非常關鍵。目前我國在焊縫跟蹤技術上投入了比較大的精力，目前技術也發展的比較成熟，例如熔滴過渡控制目前也引入了數字化焊接電源，系統中開始使用比較先進的電子元件，在質量控制問題上可以做到得心應手，同時在應用上也不輸給國外的技術，成為焊接行業中非常關鍵的部分，是保證焊接質量的一項重要技術。

3 對現代焊接技術未來發展的展望

3.1 積極尋求解決焊接制約新材料的途徑

焊接技術發展到一定階段以后，新材料的開發也開始進入到該領域工作者的視線中，將工作重點放在新材料研制及焊接科技發展兩方面。對于焊接技術來說，新材料不一定是好的，但是它的可焊接性卻是需要重新菇涼的，同時要認識到材料的高性能與可焊接性二者之間存在矛盾，鑒于此，為了對這一對矛盾進行解決，焊接工程師應該與材料研究工程師緊密聯系，將一些新型材料映入到焊接材料中，這樣焊接的質量才能得以保證。

3.2 促進焊接產品質量的提高

焊接產品質量和焊接質量直接相關，為了使焊接產品的質量得到提高，首先應該從思想上將焊接是制造焊接產品中薄弱環節的思想消除掉，并以此為基礎對更好的焊接工藝加以研究，并對焊接工藝中存在的不足進行改善，這樣才能對焊接質量進行提高，不斷改善焊接產品的性能。

3.3 對焊接領域整體環境進行改善

焊接行業在大眾眼中就是“臟、亂、差”行業的代表，同時也正因如此使很多高素質人才在邁入這一行業中的步伐受到了阻礙。實際上焊接行業需要大家重視自己的形象，并使煙塵、噪音等因素的影響得到減少，創造良好的焊接環境，這樣才能使工作環境更具吸引力。現代焊接行業對焊接自動化非常重視，并針對焊接機械人展開了進一步的研究，相信這將對未來傳統焊接行業形象塑造起到一定的幫助，吸引更多高素質人員投入到焊接領域的工作中，使焊接行業得到更好的發展。

4 結語

綜上所述，目前我國正處于工業占主導的情況中，對于工業的發展來說現代焊接技術對其推動作用是非常明顯的。近年來隨著我國社會經濟的快速發展，更多研究者開始致力于對焊接新材料的探究上，這對于現代焊接行業來說是非常值得期待的，如果能夠在新材料方面取得舉世矚目的成就，將會成為焊接領域的重要革命。

參考文獻：

[1] 李方芳.我國建筑鋼結構焊接技術的發展現狀及未來發展趨勢[J].科技風，2014（18）：165.

[2] 李剛卿，邢立偉，鄭浩敏，路浩. 高速列車制造焊接技術應用展望[J].焊接，2011（5）：14-19+69-70.

第3篇

【關鍵詞】焊接技術 ；低溫焊接 ；材料； 趨勢；

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A 文章編號：

一、 當代鋼結構焊接技術

當代我國的焊接技術經過幾十年的發展取得了較為突出且迅猛的進步，其中諸多新技術及方法的應用使焊接的牢固性明顯增強，但其中存在的一些問題也不容忽視，下面就對此進行相應總結。

1. 出現冷熱裂紋

冷裂紋即指焊縫冷卻過程中，溫度降低到馬氏體轉變溫度范圍(300-200℃以下)時產生的裂紋，在焊接后較長時間或立即后出現，因此也被稱為延遲裂紋。其焊接接頭形成淬硬組織、擴散氫的存在及濃集和較大焊接拉伸應力的存在是冷裂縫形成的3個基本條件。

熱裂紋又被稱為高溫裂紋或結晶裂紋，是指高溫下產生的裂紋，通常在焊縫內部產生，也可能出現于熱影響區內；以縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋和熱影響區裂紋為主要的表現形式。在冶金因素和力學因素的共同作用下即產生熱裂紋，其產生原因是在結晶過程中焊接熔池中的低熔點共晶和雜質以液態間層形式存在而導致出現偏析現象，其強度在凝固后也較低，當焊接應力足夠大時，液態間層或凝固不久的金屬將被拉開而形成裂紋。另外，若低熔點共晶和雜質存在于母材晶界表面，焊接應力足夠大時也可形成裂紋。

2. 厚板、長焊縫焊接技術不完善

建筑鋼結構的焊接制作過程中的厚板、長焊縫的焊接效率及質量對鋼結構的實體質量和成本有極其關鍵的影響。厚板對接和箱型構件、T型焊縫的角接全熔透焊縫焊接不僅工作量最大，對技術要求最高，而且在焊接過程中焊縫第一層采取SAW技術進行清渣工作也十分困難。因此，在實際中常采用以GMAW打底和SAW蓋面結合的工藝，但焊接效率的提高卻受到較大影響；在厚板對接和T型焊縫焊接中，為了達到焊縫全熔透、無缺陷的效果而廣泛采用碳弧氣刨清根工藝，然而，此工藝一方面增加了成本，另一方面對接頭質量和焊工身體也有較大影響。

3. 現代鋼結構焊接技術缺乏自動化

現在工業發達國家焊接自動化水平已達到80%以上，因而其在工作質量和效率上都占有很大優勢。而相較于我國按照手工焊和自動焊耗材估計得出的，名義上的30%自動化水平，兩者間差距極大。伴隨著建筑焊接結構向大型化、重型化及高參數精密化發展的趨勢，效率低下、質量不穩定的手工焊將成為阻礙生產效率和產品質量穩定性提高的首要因素。

在制造廠和施工現場，我國焊接操作還停留在半機械或機械焊甚至是手工焊的水平上，焊接的自動化并未取得任何實質性的發展；相較于鄰國日本也有不小差距，其已實現工廠內鋼結構焊接的自動化，極大的降低了人工成本，也使工效及質量得到提高。由于我國經濟及社會保障的不斷發展，增長的人工成本將不可避免的阻礙其發展。

4. 鋼結構焊接從業人員技術水平有限

焊接技術對整個鋼結構業務流程的影響可以說是舉足輕重，因為自鋼結構設計到整個鋼行業，焊接技術的應用幾乎貫穿了所有的行業流程。所以，了解熟悉相關的技術應用是作為鋼結構焊接行業的技術人員的基本要求，而掌握自身業務所涉及的焊接應用技術已是對從業人員的最低要求。但是現實不容樂觀，我國焊接從業人員與鋼行業的規模并不協調，鋼結構焊接人員中懂得焊接應用技術的少之又少，更不要說精通了，其人員配備與鋼結構行業本身需求間存在較大的差距。

二、未來我國鋼結構焊接技術發展趨勢

根據我國現鋼結構焊機技術的發展現狀，促進我國焊接技術的發展，使其適應鋼結構行業及我國市場經濟的需求，趕超工業強國焊接技術發展水平，可預測我國鋼結構焊接技術主要有以下幾個發展趨勢。

1.低溫焊接技術得到廣泛應用

因我國地處溫帶，冬季持續時間長且覆蓋范圍廣，故鋼結構焊接冬季施工歷來是業內人士關注的重點。多年來不管是學術界還是工程界均致力于解決焊接工程冬季施工及確定施工臨界溫度問題。

在國家體育場“鳥巢”的焊接工程中1萬噸以上的鋼結構焊接工作是在冬季完成的。冬季焊接施工的臨界溫度要從人、焊機、材料、焊法及環境五個方面來確定，而僅從鋼材、焊材的承受力進行判斷是不全面的。根據此觀點在“鳥巢”組織的大規模低溫焊接試驗取得了較好效果，據此進而確定了停止焊接作業的臨界溫度為150℃，《國家體育場鋼結構低溫焊接規程》也得到了相應的確定。建筑鋼結構的冬季焊接施工不僅可以顯著縮短工期，也必將創造極大的經濟價值。因此，在“鳥巢”鋼結構焊接中采用的相關低溫焊接技術、經驗具有極大的實踐價值，必將被廣泛接受并將在未來施工中得到推廣應用。

2.焊工資格認證制度建立

由于現代鋼結構工程復雜，施工環境多樣，焊接對象不確定，市場競爭嚴酷，工程過程中始終是焊接方案編寫、工藝評定、檢修等許多工作交叉進行的情況，且鋼結構的安裝及焊接過程戰線長、點多面廣的特點和因素的影響，使準確科學的安排使用焊接人員，充分發揮其最大的能力和能動性成為了極具挑戰的管理學要求。焊接管理對于“天時、地利、人和”三方面的要求造成了其獨特的管理困難。此外，培養造就大量熟練掌握鋼結構焊接應用技術的專業性極強的從業人員的滿足行業的巨大需求具有極大的現實意義。因此，基于各方面的需要創立焊工資格認證機制是鋼結構行業發展的必然趨勢。焊工資格認證機制的建立也必將在很大程度上促進我國鋼結構焊接技術的發展和進步。

3.激光焊將部分取代電子焊

激光束在聚焦后焦點處能量密度為10~10W/cm且加熱范圍小于1.0mm,若將此特應用于金屬材料的焊接技術，除可提高焊接速度，還可將焊接接頭處的形變及應力減小。激光焊也是比較理想的精密焊接技術，滿足精密焊接的高要求。激光焊可以在較遠的距離內進行鋼結構的焊接是因為激光束能在空氣中直線傳播不受干擾。與電子束焊接技術比較，激光焊具有很明顯的優勢，首先在焊接中不像電子焊需要真空環境，在成本及投入費用上可以得到明顯的縮減；其次，激光束焊接過程中不會產生X射線，焊工在焊接過程中不需要射線防護設備的保護。因此，在中、薄厚度的板材焊接中，其發展的趨勢將是激光焊部分取代電子焊而得到較普遍的應用。

4.厚鋼板焊接技術得到更廣泛應用

建筑鋼結構厚度并非越厚越好，且焊接難度隨鋼板厚度而遞增，這兩方面在不管是理論還是實踐中都得到了很好的證明。但是，鑒于設計者理念的需要建筑鋼材焊接工程中較厚板材的使用量明顯增多，這極大的促進了厚板焊接技術的不斷發展。而“鳥巢”的鋼結構焊接工程中采用焊接革新的組合工藝，既保證了焊接效率也提高了焊接質量，具有很高的厚板焊接借鑒意義。故在未來的建筑鋼結構行業的發展中，厚板焊接技術的應用將得到更大和更深的推廣。

總結：我國鋼結構的焊接應用技術與世界工業發達國家的焊接水平在整體水平上人上仍有較大的差距，為趕超世界先進技術，我們必須從各個基礎方面加強焊接技術，從整體上提升我國焊接技術水平。我國的鋼結構焊接應用技術的發展趨勢不管是從焊接技術從業人員還是焊接工藝均可以得到可靠的預測。

參考文獻：

【1】賈寶華，張建芳.我國鋼結構焊接技術現狀及發展趨勢[J],現代焊接，2008（6）

【2】段斌，孫少忠.我國建筑鋼結構焊接技術的發展現狀和發展趨勢[J],焊接技術，2012,5（41）

【3】曾樂．現代焊接技術手冊，［M］．上海: 上海科技出版社，2009