第一节 概述

在金属加工工艺领域中，焊接是一种发展非常迅速的加工方法。目前焊接已在能源、交通、建筑，特别是在机械制造行业中得到了广泛的应用。早在远古的铜、铁器时代，当人类刚开始掌握金属冶炼技术并用来制作简单的生产和生活器具时，火焰烙铁钎焊、锻接等简单的金属连接方法就已为古人所发现并得到应用。以电弧焊、电阻焊、高能高速焊等为代表的现代焊接工程技术则是在19世纪末到20世纪初的世界第一次工业革命时期孕育，并在20世纪30年代后逐渐发展起来的。它既是现代工业和科学技术发展的产物，又是现代工业制造技术的一个重要的基本组成部分。据统计，目前各种门类的工业制品中，半数以上都采用了一种或多种焊接与连接技术。汽车和铁路车辆、舰船、航空和航天飞行器、原子能反应堆及水力或火力发电站、石油化工设备、机床和工程施工机械、电机电器、微电子产品、家电等众多现代工业产品，以及桥梁、高层建筑、城市高架桥或地铁、石油或天然气的远距离输送管道、高能粒子加速器等许多重大工程建设中，焊接技术占据着十分重要的地位。

一、焊接的概念、特点及分类

焊接是一种工业上常用的形成永久性连接的工艺方法，是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到原子间结合的一种方法。所用能源可以是电能、机械能、化学能、声能或光能等。

焊接制造具有下列优点：

（1）节省材料与工时。在金属结构制造业中，用焊接代替铆接一般可以节省金属材料15%～20%。如图1-1所示是铆接结构与焊接结构截面的比较。用焊接代替铆接制造运输设备，可减轻自重，这就相对地提高了运输效率。由于铆接工序较多，需几个人同时操作，若用焊接代替铆接，便可节省大量的工时与劳动力。

图1-1 铆接结构与焊接结构截面的比较

（2）能化大为小，拼小为大。在制造大型结构或复杂的机器零部件时可以用化大为小、化复杂为简单的办法来准备坯料，然后用逐次装配焊接的方法拼小为大。此外，还可以采用焊接和铸造、锻造组成的复合工艺，用小型铸、锻设备生产大的零部件，以减轻铸、锻工作量并降低成本。

（3）可实现不同材料间的连接成形，如铜—铝连接、高速钢—碳钢连接、碳钢—合金钢连接都可以通过焊接来实现。可见，焊接可优化设计，节省贵重材料。

（4）可制造密封性构件。可焊接锅炉、高压容器、储油罐、船体等密封性好、工作时不渗漏的空心构件。

按照焊接过程的特点，把焊接技术分为熔焊、压焊和钎焊三大类。每类依据工艺特点又分成若干不同的方法，如图1-2所示。

图1-2 焊接方法分类

二、焊接技术的应用

科学技术发展到今天，焊接技术已广泛应用于工农业生产、航空、航天交通运输、日常生活等领域。例如，我国自行生产的锻造水压机上、下横梁和活动横梁及四根立柱，大型汽轮机转子及大型轧钢机机架都是数十吨、数百吨重的大件，若采用铸造或锻造方法生产，则受设备能力限制，生产困难，甚至无法制作。而采用铸、焊或锻、焊结构，先分段制造再焊接成整体，则不需过大的设备，简化了工艺，也降低了成本。我们日常使用的自行车、收录机、电视机都离不开焊接工艺。至于现代化的交通工具，更是以焊接为主要生产手段。例如，一艘油轮的焊缝总长达1000km；一辆小汽车上的焊点有5000～12000个；一架美国制造的F4U型飞机上的焊点多达100多万个。

三、焊接结构的制造过程

焊接结构的制造过程是指采用焊接的工艺方法把毛坯、零件和部件连接起来制成焊接结构的生产过程。焊接结构的加工工艺过程如图1-3所示。

图1-3 焊接结构的加工工艺过程

由图1-3可见，在焊接结构的整个制造过程中，焊接只是其中的一个工序，但它是最主要、最关键的一个工序，前面的各工序都是为它作铺垫和服务的，后续工序又是对它的补充和完善。焊接的目的是为了获得各种优质的焊接接头，而焊接结构的整个制造过程是为了获得具有一定功能的产品或部件。