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焊接的发展及其在现代工业中的作用

来源: 日期:2016-03-12 23:17:36 人气:标签:

焊接发展及其在现代工业中作用

 发布于: 2013-8-17 22:06:05

    焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间的结合力而连接成一体的连接方法。被连接的两个物体可以是各种同类或不同类的金属、非金属,也可以是一种金属与一种非金属。由于金属的连接在现代工业中具有很重要的实际意义,因此,狭义地说,焊接通常就是指金属的焊接。
    早期的焊接是把两块金属加热到红热状态后用锻打的方法连接在一起的锻接法。用火烙铁加热低熔点锡铅合金的软钎焊,已经有几百年甚至更长的应用历史。但是,目前工业中广泛使用的焊接方法几乎都是19世纪末到20世纪的科学技术,特别是电子工业技术迅速发展起来后所带来的现代工业的产物。现代焊接方法的发展以电弧焊和压力焊为起点。电弧作为一种气休放电的物理现象,是在19世纪被发现的。19世纪末,由于电力生产的迅速发展,人们才有条件研究电弧的实际应用。1885年,俄国的别那尔道斯发明的碳极电弧,被认为是电弧作为工业热源应用的开始。但是,电弧焊真正应用于工业是在1892年发明了金属极电弧,特别是在"IT ,世纪30年代前后发明了薄皮和厚皮焊条、氩弧焊及埋弧焊以后。1930年以前,焊接技术在制造业中的作用还是微不足道的,当时,造船、锅炉、飞机等制造业中基本上还是使用铆接方法。这种方法不仅生产效率低,而且,连接质量也不能完全满足船体、飞机等产品质量的要求。因此,1930年以后,电弧焊等新型焊接方法开始逐渐取代铆接方法,成为制造业中的一种基本加工手段。1953年发明的CO2气体保护电弧焊,1956年发明的电子束焊,1970年发明的激光焊,乃至近代或现代发展的各种焊接新方法,进一步将焊接技术推向了一个全新的发展阶段。到目前为止,已经发展出了二十多种基本焊接方法。如果包括各种派生的焊接方法在内,那就更多了,恐怕最权威的人士也说不清楚目前到底有多少种焊接方法。
    如今的焊接技术不仅是一种现代化了的传统加工技术,而且已发展成为一种将材料永久连接,并使焊接接头具有给定功能的先进制造技术。国民经济的诸多行业都薪要焊接技术。几乎所有的产品,从几十万吨级的巨型轮船到不足lg的微型电子元器件,在生产过程中都不同程度地依赖着焊接技术。焊接技术已经渗透到了制造业的各个领域,焊接与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等其他方法一起构成的金属加工技术,已成为汽车、船舶、飞机、航天、原子能、石油、化工、电子等工业各部门的基本生产手段,并直接影响着产品的质量、可靠性、寿命,生产的成本、效率以及市场的反应速度。
    一个国家焊接技术发展水平的高低是其工业和科学技术现代化发展水平的一个重要标志。改革开放以来,我国的经济有了巨大的发展。钢铁的产量从 1979年的3178万t提高到2005年的3亿多吨,增加了近10倍。这为大量采用焊接技术提供了坚实的物质基础。近年来,我国在大型焊接钢结构的开发与应用等方面也创造了新中国成立以来的最高水平,有的已发展成为世界第一。例如,世界关注的长江三峡水利工程,其水电站的水轮机转轮直径达10.7m,高54m,重4401,为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮;长江三峡水电站的电机定子座和蜗壳的结构也是巨大的,其电机定子座直径达22m,高6m,重832t,是我国焊接的最大钢结构机座;蜗壳的进水口直径为12.4m,总重量达750t,为世界最大、最重的焊接蜗壳。西气东输工程的天然气管线,全长约4300k m,是我国铺设的第一条高强度钢的长距离管线。在铺设中不仅采用了大it的螺旋管焊接、直缝管焊接和下降焊等先进技术,而且还采用了很多的自动化焊接技术;在桥梁和高层建筑方面,焊接结构的应用也取得了很大的进步。“世界第一拱桥”—上海卢浦大桥,全长3900m ,跨度550m,为世界上跨度最大的全焊钢结构拱桥。上海的金茂大厦目前是我国的摩天大楼之一,它采用焊接钢结构框架,共有88层,高420m;我国的造船业在过去的20年间也有了很大的发展,造船的总吨位从1985年的每年50万t提高到2002年的463万t,成为世界第三的造船大国。这也是在造船行业中大力推广先进、高效焊接技术的结果;在铝合金、铁合金及其他合金的焊接方面,大量的成就集中休现在航天、航空工业的发展方面。例如,“神舟号”载人飞船和长征系列运载火箭的嫩料箱,都是全焊接的铝合金结构。国产J-11飞机上全焊接的钦合金重要承力构件,其总重a已达飞机总重量的15%。上述这些焊接结构的例子都是我国近年来最具有代表性的重要产品。它们的成功制造表明我国焊接技术及其设备的制造和应用水平有了显著的提高,也表明焊接技术和焊接设备在一个国家国民经济的建设和社会发展中发挥着不可替代的重要作用。
    在讨论21世纪焊接的作用和发展方向,以及当今的知识经济时代里焊接是否还是一种重要的生产手段等问题时,欧美等发达国家的专家对焊接的作用给予了高度的重视。他们认为到2020年,焊接仍将是制造业的重要加工技术或手段,且将进一步发展成为一种精确、可靠、低成本的连接方法。目前,还没有哪一种方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接,并对所焊产品增加更多的技术附加值;无论是现在还是将来,焊接技术(包含连接、切割、徐敷等)都将是各种材料、产品加工的首选方法;焊接不会再是一种“应召工艺”,它将逐步集成到产品的全寿命过程中。从产品的设计、开发、制造,再到维修、再循环的各个阶段,都将出现焊接的身影;在降低产品全寿命过程的成本,提高产品的质量和可靠性,增强产品的市场竞争力等方面,焊接技术都将起着至关重要的作用。
    焊接技术的发展离不开现代工业和科学技术的进步。可以毫不夸张地说,没一育现代焊接方法的发展,就不会有现代工业和科学技术的今天。近五十年来,现代工业和科学技术的发展,特别是汽车、船舶、飞机、航天、原子能、石油、化工、电子等工业各部门的迅猛发展,一方面,提出了各种使用要求(如高温、高压、低温、强韧性、耐腐蚀、耐磨等)、各种结构形式及各种有色与黑色金属材料的焊接问题,需要焊接工作者去研究和解决。另一方面,现代工业和科学技术的大t成就又为焊接技术和方法的发展提供了宽广的技术基础,这一切都促进了焊接技术的发展。例如,计算机技术的发展,为各种自动化焊接技术的发展提供了坚实的技术基础;高新技术的快速发展,装备的轻量化、节能化、高性能化,使轻金属、复合材料等新型材料的应用范围不断扩大。这些材料都需要用新的焊接技术和设备来制成给定功能的结构。另外,无论是钢还是其他材料的发展,都会在焊接技术及其工艺、耗材、装备、自动化、效率、成本、寿命以及维修、再制造等诸多方面提出更新、更高、更多的要求。焊接方法就是在现代工业和科学技术发展的推动下相辅相成地发展起来的。可以预见,随着现代工业和科学技术的不断发展,焊接技术和设备也必将会有新的发展。

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