金屬焊接的定義
金屬焊接是一種連接金屬的製(zhì)造或雕塑(sù)過程。焊接(jiē)過程中,工件和焊料熔(róng)化形成(chéng)熔融(róng)區域(熔池),熔池冷卻凝固(gù)後便形成材料之間(jiān)的連接。這一過程中,通常還需要施加壓力(lì)。普通焊接與硬釺焊(brazing)和軟釺焊(soldering)的區別在於(yú)軟釺(qiān)焊通過融化熔點較低(低(dī)於工件本身的熔點)的焊料來形成連接,無需加熱熔化工件本身。
焊接的能量來源有很多種,包括氣體(tǐ)焰、電弧、激光(guāng)、電子束、摩擦和超聲波等(děng)。除了在工(gōng)廠中使(shǐ)用外,焊接還可以(yǐ)在多種環境下進(jìn)行,如(rú)野(yě)外(wài)、水下和太空。無論在何處,焊接(jiē)都可能給操作(zuò)者(zhě)帶(dài)來危險,所以在進行焊接時必須(xū)采取適當(dāng)的防護措施。焊接給人體可能造成的傷害包括燒傷、觸電(diàn)、視力損害(hài)、吸(xī)入有毒(dú)氣體、紫外線照射過度等(děng)。
19世紀末之前,唯一的焊接(jiē)工藝(yì)是(shì)鐵匠沿用了數百年的金屬鍛焊。最早的現代焊接技術出現(xiàn)在19世紀末(mò),先是弧焊和氧燃氣焊,稍後出現了(le)電阻焊。20世紀早期,第一次世界(jiè)大戰和第二次世界大戰中對軍用設備的需求(qiú)量很大,與之相應的(de)廉價可靠的金屬連接工藝(yì)受到重視,進而促進了焊接技術的發展。戰後,先後出現了幾種現代焊接技術,包括目(mù)前(qián)最流行的手工電(diàn)弧焊、以及諸如熔化極氣體保護電弧焊、埋弧焊、藥芯焊絲電弧焊和電(diàn)渣焊這樣的自動(dòng)或半自動(dòng)焊接技術。20世紀下半葉,焊(hàn)接技術的(de)發展日新月異,激光焊接和電子束焊(hàn)接被開發出來。今天,焊接機器人在工業(yè)生產中得到了廣泛的應用。研究人員仍在深入研究焊接的本(běn)質(zhì),繼續開發(fā)新(xīn)的(de)焊接方法,並進一步提高焊接質量。
金屬(shǔ)焊接的方法
金屬焊接方法有(yǒu)40種以上,主要分為熔焊、壓焊和(hé)釺焊三大類:
1.熔(róng)焊
熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài),不(bú)加壓力完成焊(hàn)接的方法(fǎ)。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔(róng)化,形成熔池。熔池隨熱(rè)源向前移動,冷卻後形(xíng)成(chéng)連續焊縫而將兩工件連接成為一體。 在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接(jiē)觸,大氣中的氧就會氧化金屬和(hé)各種合金元素。大氣中的氮(dàn)、水蒸汽等進入熔池(chí),還會在隨後冷卻(què)過(guò)程中在焊(hàn)縫中形(xíng)成氣孔、夾渣、裂紋(wén)等缺陷(xiàn),惡化焊縫的質量和性能。 為了提高焊接質量,人們研究出了各種保護方法。例如,氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護焊接時的(de)電弧和(hé)熔池率;又如鋼材焊(hàn)接時,在焊條藥皮(pí)中加(jiā)入對氧親和力大的(de)鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,就可以保護(hù)焊條(tiáo)中有益元素(sù)錳、矽等(děng)免於氧化(huà)而進入熔池,冷(lěng)卻後獲得(dé)優質焊縫。
2.壓(yā)焊
壓(yā)焊是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子(zǐ)間結合,又稱固態焊接。常用(yòng)的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接(jiē)端時,該處因電(diàn)阻很大(dà)而溫度上升(shēng),當加熱至(zhì)塑性狀態時,在軸(zhóu)向壓力作用下連接(jiē)成為一(yī)體。
各種壓焊方法的共同(tóng)特(tè)點是(shì)在焊接過程中(zhōng)施加壓力而不加填充材料(liào)。多數壓焊方法如擴散焊、高(gāo)頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔(róng)化過程,因而(ér)沒(méi)有象熔(róng)焊那樣的有益合金元素燒損,和有害元素侵入焊縫的(de)問題,從而(ér)簡化了焊接過程,也改善了焊接安全衛生條件。同時由於加熱(rè)溫度比熔焊低、加熱時間短,因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往可以用壓焊焊(hàn)成與母材(cái)同等強(qiáng)度的優質接頭。
3.釺焊
釺焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釺料(liào),將工件和釺料加熱到高於釺料熔點、低於工件熔點的溫(wēn)度,利用液態釺料(liào)潤濕工件,填充接口(kǒu)間隙並與工件實現原子間的相互擴散,從而實現焊接的方(fāng)法。