焊接成型技術

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中國商朝制造的鐵刃銅鉞（yue），就是鐵與銅的鑄焊件，其表面銅與鐵的熔合線蜿蜒曲折，接合良好。

春秋戰(zhàn)國時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)明朝宋應星所著《天工開物》一書記載：中國古代將鋼和鐵一起入爐加熱，經(jīng)鍛打制造刀、斧；用黃泥或篩細的陳久壁土撒在接口上，分段鍛焊大型船錨。

焊接發(fā)展史商代中期鐵刃銅鉞曾侯乙建鼓銅座

大型船錨埃及出現(xiàn)了鍛焊技術。

中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。

公元前3000多年公元前2000多年公元前2000多年中國已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。中國成立了哈爾濱焊接研究所1956年三峽水輪機的焊接完成，是已建造和目前正在建造的世界上最大的水輪機。2002年1801年：英國H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧。1836年：EdmundDavy發(fā)現(xiàn)乙炔氣。1856年：英格蘭物理學家JamesJoule發(fā)現(xiàn)了電阻焊原理。1959年：Deville和Debray發(fā)明氫氧氣焊。1881年：法國人DeMeritens發(fā)明了最早期的碳弧焊機。1881年：美國的R.H.Thurston博士用了六年的時間，完成了全系列銅-鋅合金釬料在強度與延伸性方面的全部實驗。1882年：英格蘭人RobertA.Hadfield發(fā)明并以他的名字命名的奧氏體錳鋼獲得了專利權。1885年：美國人ElihuThompson獲得電阻焊機的專利權。1885年：俄羅斯人BenardosOlszewski發(fā)展了碳弧焊接技術。1888年：俄羅斯人H.г.Cлавянов發(fā)明金屬極電弧焊。1889—1890年：美國人C.L.Coffin首次使用光焊絲作電極進行了電弧焊接。1890年:美國人C.L.Coffin提出了在氧化介質中進行焊接的概念。1889—1890年：美國人C.L.Coffin首次使用光焊絲作電極進行了電弧焊接。1890年：美國人C.L.Coffin提出了在氧化介質中進行焊接的概念。1890年：英國人Brown第一次使用氧加燃氣切割進行了搶劫銀行的嘗試。1895年：巴伐利亞人KonradRoentgen觀察到了一束電子流通過真空管時產(chǎn)生X射線的現(xiàn)象。1895年：法國人LeChatelier獲得了發(fā)明氧乙炔火焰的證書。1898年：德國人Goldschmidt發(fā)明鋁熱焊。1898年：德國人克萊菌.施密特發(fā)明銅電極弧焊。1900年：英國人Strohmyer發(fā)明了薄皮涂料焊條。1900年：法國人Fouch和Picard制造出第一個氧乙炔割炬。

1990年左右：逆變技術得到了長足的發(fā)展，其結果使得焊接設備的重量和尺寸大大的下降。1991年：英國焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊，成功的焊接了鋁合金平板。1993年：使用機器人控制CO2激光器成功的焊接了美國陸軍Abrams型主戰(zhàn)坦克。1996年：以烏克蘭巴頓焊接研所B.K.Lebegev院士為首的三十多人的研制小組，研究開發(fā)了人體組織的焊接技術。

2001年：人體組織焊接成功應用于臨床。2002年：三峽水輪機的焊接完成，是已建造和目前正在建造的世界上最大的水輪機。

世界的焊接史就是一面鏡子，隨時警惕我們：封閉就會落后，落后就被挨打。中國的焊接企業(yè)該怎么想打造出質量過硬點焊機、機器人等焊接設備，只有這樣才能得到其他國家的尊重，而不是戴著個“復制之王”的稱號，要在復制中創(chuàng)新焊接的理論基礎

熔焊的過程

焊接電弧的形成

電弧的組成電弧熱過程的特點及其影響

所有的熔焊都是經(jīng)過熱源（電弧、氣體火焰、電子束、激光等）的加熱，使被焊工件局部母材及填充金屬熔化，并形成熔池，隨后又冷卻結晶，形成焊縫的過程。

加熱—熔化—冶金反應—結晶—固態(tài)相變—形成接頭1.熔焊的過程2.焊接電弧的形成

焊接電弧是由焊接電源供給的，是具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，在氣體介質中產(chǎn)生強烈而持久的放電現(xiàn)象。3.電弧的組成電弧的組成：由陽極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱組成。電弧的構造1—電源(直流)；2—焊條；3—陰極區(qū)；4—弧柱；5—陽極區(qū)；6—焊件正接法：焊件接電源正極，焊條接負極，這種接法稱為正接法；反接法：當焊條接正極、焊件接負極。交流電弧焊：由于極性是交替變化的，兩個極區(qū)的溫度和熱量分布基本相等。1）焊接熱過程的特點

①焊接時的加熱不是焊件的整體受熱，而是在熱源直接作用的局部區(qū)域，因此對于整體焊件來說，加熱極不均勻。②焊接熱過程是一個瞬時進行的過程，由于在高度集中的熱源的作用下，加熱速度極快。③焊接熱過程中的熱源是相對運動著的，由于焊接時焊件受熱的區(qū)域不斷變化，使得這種傳熱過程是不穩(wěn)定的。2）焊接熱過程對焊接質量和焊接生產(chǎn)率的影響①焊接由于受到不均勻的局部加熱熔化，熔池金屬會與氣體發(fā)生反應，從而改變金屬的化學成分，而在冷卻凝固時，得到不同的組織，這會使焊縫金屬有可能生產(chǎn)缺陷或使焊縫金屬的性能發(fā)生很大變化。②焊接熱過程使焊接熱影響區(qū)的組織和性能發(fā)生變化。③焊接熱過程的不均勻加熱，使焊件各區(qū)域的膨脹和收縮不一致，導致焊件結構中產(chǎn)生焊接應力與變形。④焊接時不同的加熱方式影響焊接的生產(chǎn)效率。

4.電弧熱過程的特點及其影響焊接力學基礎焊接應力和變形產(chǎn)生的原因焊接變形的基本形式減小和控制應力與變形的措施1.焊接應力和變形產(chǎn)生的原因

在焊接成形加工過程及焊接過程結束后，焊件內(nèi)部均存在不同程度的內(nèi)應力，稱為焊接應力。由于焊接而引起焊接尺寸和形狀的變化稱為焊接變形。

焊件在焊接過程中受到局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應力和變形的主要原因。平板焊接時，要產(chǎn)生熱脹冷縮。加熱時，如自由膨脹則如圖中虛線所示，但由于受到阻礙，產(chǎn)生同樣伸長，故高溫處產(chǎn)生壓應力，低溫處產(chǎn)生拉應力，兩者平衡。冷卻后，由于冷卻速度不同，高溫處冷卻慢，收縮大。同樣最后在高溫處產(chǎn)生拉應力，低溫處產(chǎn)生壓應力。

平板對焊的應力與分布(a)焊接過程中；(b)冷卻后2.焊接變形的基本形式(a)收縮變形（橫向）(b)收縮變形（縱向）(c)(d)彎曲變形(e)扭曲變形(f)波浪變形

角變形3.減小和控制應力與變形的措施1）

設計措施①合理選擇焊縫的尺寸和形式焊縫尺寸直接關系到焊接工作量和焊接變形的大小。焊縫尺寸大，不但焊接工作量大，而且焊接變也大。因此，在保證結構的承載能力的下，設計時應該盡量采用較小的焊縫尺寸。②盡可能減少不必要的焊縫焊縫越多，所產(chǎn)生的應力集中越大。因而，合理地選擇筋板的形狀，適當?shù)匕才沤畎宓奈恢?，可以減少焊縫；也可采用壓型來提高平板的剛性和穩(wěn)定性。

③合理安排焊縫的位置設計時，安排焊縫盡可能對稱于截面中性軸，或者使焊縫接近于中軸，這樣可以減少焊縫所引起的撓曲。

2）工藝措施①焊前預熱和焊后緩冷或熱處理對焊件進行焊前預熱和焊后熱處理是減少結構焊接應力最有效的措施。

②選擇合理的裝配及施焊順序

同一焊接結構，采取不同的裝焊順序，所引起的焊接變形量往往不同，應選擇引起焊接變形最小的裝焊順序。

③選擇合理的焊接順