现代焊接技术的特性与发展总结报告12071121郄一帆摘要：焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。

根据现代焊接技术课程上学习的内容，作者结合自身理解总结对于焊接的方法分类进行了整理，讨论了常见的焊接方法的特点、优势劣势、焊接的未来趋势以及作者参与课程的感悟。

焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点可分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。

按热源的不同可分为气焊、电弧焊、电阻焊、摩擦焊、火焰钎焊、感应钎焊等。

本文就其中几项着重讨论，通过横向比较来得到新的认识。

关键词：现代焊接技术特点发展趋势个人感悟概述焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接工艺方法。

与机械制造工程其他连接方法不同，金属焊接的实质是两部分金属形成原子间结合的一种连接。

图1焊接的分类1.焊接的分类焊接种类分类方式可以按照如图一所示。

这里简要介绍其中最常见的几种焊接方式。

1.焊条电弧焊的原理是用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。

利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。

焊条电弧焊示意图如图2.图2焊条电弧焊2.埋弧焊又名自动焊，原理是使得电弧在焊剂层下燃烧。

利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的热量，熔化焊丝、焊剂和母材（即焊件）而形成焊缝。

示意图如图3所示。

图3 埋弧焊示意图3.二氧化碳气体保护焊也称自动或半自动焊，原理是利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法，如图4。

图4 二氧化碳气体保护焊4.MIG/MAG 焊（熔化极惰性气体保护焊）是采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。

保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。

MIG 用惰性气体，MAG 在惰性气体中加入少量活性气体，如氧气、二氧化碳气等。

5.TIG 焊（即钨极惰性气体保护焊）是指在惰性气体保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可不加填充焊丝），形成焊缝的焊接方法。

图5 MIG/MAG 焊示意图图6 TIG 焊6.等离子焊是指借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。

图7 等离子弧焊7.氩弧焊则是指用氩气作为保护气体的气体保护电弧焊。

8.电阻焊是指工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生电阻热把工件加热到塑性或局部熔化状态，然后在压力作用下形成接头的一种焊接方法。

图8 电阻焊图9 摩擦焊9.摩擦焊的概念是利用工件接触端面相对旋转运动中相互旋转摩擦所产生的热量，使端部加热到热塑性状态，之后迅速加压顶锻完成焊接的一种压焊方法。

如图9.10.钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。

以下是两种现代新型焊接方法1、电子束焊，是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空中的工作件所产生的热能，使金属熔化结合的一种熔焊方法。

图10电子束焊2.激光焊，是指以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行熔焊的方法图11激光焊2.各种焊接方式的特点1.焊条电弧焊特点属气－渣联合保护。

操作灵活；待焊接头装配要求低；可焊金属材料广；焊接生产率低；焊缝质量依赖性强（依赖于焊工的操作技能及现场发挥）。

热源（电弧）温度高，热量集中，焊接速度快，生产率高，热影响区小；焊接变形小，焊接质量高；设备简单，操作灵活，适应性强；对焊工操作技术要求高。

应用广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。

适用于（上述行业中）各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。

在我国，目前焊条电弧焊仍然是应用最多的一种焊接方法。

一般来说，焊接电弧焊适用于单件小批生产，厚度2mm以上、各种焊接位置的、短的、不规则的焊缝，以及焊机不能到达的部位的焊接。

2.埋弧焊特点属渣保护。

焊接生产率高；焊缝质量好；焊接成本低；劳动条件好；难以在空间位置施焊；对焊件装配质量要求高；不适合焊接薄板（焊接电流小于100A时，电弧稳定性不好）和短焊缝。

应用广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中。

凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。

板厚需大于5毫米（防烧穿）。

焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合钢材等。

现在我国已经开发并掌握了窄间隙埋弧焊工艺，并已在生产上应用，可焊接大压力容器和锅炉汽包的纵缝和环缝。

3.二氧化碳气体保护焊特点属于气护焊。

焊接生产率高；焊接成本低；焊接变形小（电弧加热集中）；焊接质量高；操作简单；飞溅率大；很难用交流电源焊接；抗风能力差；不能焊接易氧化的有色金色。

应用主要焊接低碳钢及低合金钢。

适于各种厚度。

广泛用于汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门。

现在我国co2气体保护焊的应用已越来越多，在汽车、机车、锅炉、工程机械和其它钢结构等上都有较多应用。

二氧化碳气体保护焊适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢，目前也可用来焊接不锈钢。

它主要用于薄板，在我国也有用于中厚板的。

4.MIG/MAG焊特点焊接质量好；焊接生产率高；无脱氧去氢反应（易形成焊接缺陷，对焊接材料表面清理要求特别严格）；抗风能力差；焊接设备复杂。

应用几乎能焊所有的金属材料，主要用于有色金属及其合金，不锈钢及某些合金钢（太贵）的焊接。

最薄厚度约为1毫米，大厚度基本不受限制。

5.TIG焊特点适应能力强（电弧稳定，不会产生飞溅）；焊接生产率低（钨极承载电流能力较差（防钨极熔化和蒸发，防焊缝夹钨））；生产成本较高。

应用几乎可焊所有金属材料，常用于不锈钢，高温合金，铝、镁、钛及其合金，难熔活泼金属（锆、钽、钼、铌等）和异钟金属的焊接。

焊接厚度一般在6毫米以下的焊件，或厚件的打底焊6.等离子弧焊:特点小孔效应，能消耗实现单面焊双面自由成形；微束等离子弧焊可以焊接箔材、细丝和薄板。

应用目前民用工业也开始采用等离子弧焊，如锅炉管子的焊接等。

7.氩弧焊特点：I、机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝成形美观；II、电弧很稳定，特别是小电弧时也很稳定；III、采用气体保护电弧，可以全位置焊接，而且易于自动控制。

IV、氩气较贵，成本较高。

适用范围氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、钛和不锈钢等；适用于单面焊双面成形，如打底焊和压力管道的焊接；钨极氩弧焊，尤其是钨极氩弧焊，还适用于薄板焊接。

8.电阻焊特点I、生产率高，焊接变形小，易于实现自动化；II、设备复杂、设备投资大。

适用范围：电阻焊适用于成批、大量生产，在自动化生产线上应用很多，广泛采用点焊机器人进行焊接。

9.摩擦焊特点：I、焊接质量好且稳定;II、焊接生产率高；III、成本低；IV、适用焊接异种金属；V、易实现机械化、自动化、焊接工件场地卫生，没有火花、弧光和有害气体；适用范围：摩擦焊是一种旋转工件的压焊方法，主要用于杆状工件，非圆截面工件的焊接比较困难。

大截面工件的焊接也受焊机主轴电动机功率和压力的限制，目前摩擦焊工件最大截面不超过20000mm2。

摩擦焊机一次投资费用大，因此适用于大批量生产。

10.钎焊特点：I、钎焊时钎料熔化，母材不熔化;II、钎焊接头强度较低，工作温度也较低，但寒假额变形小，焊接尺寸精确；III、生产率高，且易实现机械化、自动化。

适用范围钎焊可以焊接异种金属和异种材料，实现金属与非金属的连接；还可焊接一些其它焊接方法难以焊接的特殊结构，如蜂窝结构等。

11.电子束焊特点：I、保护效果极佳；焊接质量好；II、功率密度大，穿透能力强；III、焊接变形极小；IV、工艺参数调节范围广，适应性强IV、焊机设备复杂，投资大，焊件尺寸受真空室限制。

适用范围电子束焊不仅应用于原子能、航空航天等军工尖端技术部门的特殊材料和结构的焊接，而且已经在民用工业、一般机械制造工业中应用，尤其是大批量生产和流水线生产，如齿轮组合件、轴承、卡车后桥等方面。

但受环境限制，一般含锌较高的铝合金和铜合金以及未脱氧处理的低碳钢，不能用于真空电子束焊接。

12.激光焊特点：I、功率密度大，焊接速度快，热影响区很窄，焊接变形极小；II、灵活性比较大；III、激光辐射释放能量极其迅速，不仅生产率高，而且被焊材料不易氧化，可以在大气中焊接，不需要真空环境或气体保护；IV、与电子束焊接相比，激光焊不产生X射线，但要防护激光对眼睛和皮肤的伤害；V设备投资大；VI、焊接一些高反射率的金属比较困难，如铝和铝合金；VII、对被焊工件加工、组装、定位要求都很严格。

适用范围在工业发达国家中，汽车工业大量地采用激光焊接与切割，在家用轿车制造中近60%的零部件采用激光焊接技术。

在我国，激光焊也从实验室走出，开始在生产上应用。

目前还开发了激光电弧焊等激光焊复合技术。

3.焊接的优点与缺点焊接主要用于制造金属结构，如锅炉、压力容器、管道、传播、车辆、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋结构、冶金和石油化工设备等。

它也用来制造机器零件、部件和工具等，重型机械和冶金、锻压机械的机架与轴、齿轮、锻模、刀具等。

几乎所有工业部门都需要焊接。

一些发达国家每年生产的焊接结构已占钢产量的60%以上。

焊接之所以能得到广泛应用，是因为焊接具有一系列优点：（1）连接性能好焊缝具有良好的力学性能，能耐高温、高压、能耐低温、具有良好的密封性、导电性、耐蚀性和耐磨性等。

（2）省料、省工、成本低采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节省金属材料10%-20%。

（3）重量轻采用焊接方法制造船舶、车辆、飞机、飞船、火箭等运载工具，可以减轻自重，提高运载能力。

（4）简化工艺可以采用焊接方法制造重型、复杂的及其零部件，简化铸造和锻造工艺，以及简化切削加工工艺。

焊接也有一些不足之处：（1）焊接结构是不可拆卸的，不变更换、修理部分零部件。

（2）熔焊接头的力学性能不如轧制的母材金属，这主要是指塑性和韧性。

（3）焊接会产生一定的焊接残余应力和焊接变形，有可能会影响零部件与焊接结构的形状、尺寸，增加结构工作时的应力，降低承载能力，还可能会引起裂纹。

（4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、未溶合、夹渣、气孔和咬边等，引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成脆断。

4.先进焊接工艺的发展趋势焊接技术发展的主要推动力是在制造业中提高连接过程中综合性价比的需求，当然，其它因素也可能影响到新工艺技术的需求。

焊接工艺的先进性决定因素：（1）熔敷速度；（2）生产周期；（3）过程控制水平；（4）返修率；（5）街头准备时间；（6）焊工的有害工作区域；（7）焊缝尺寸；（8）焊后操作；（9）潜在的安全风险；（10）设备设置的复杂程度。

先进焊接技术的应用趋势：（1）熔化极弧焊方法中的工艺变化；（2）自动化技术应用范围的增加；（3）对焊接新方法兴趣的增加；（4）先进材料制造集成技术的需求。