焊接的基本原理及其各种类型

焊接基本技术介绍

1. 保护气体

   在大多数情况下，焊接最常用的是“钢”，但铝、铜和其他金属也可以通过焊接技术进行连接，不同类型的焊接需要焊工使用不同的保护气体，主要使用氦气和氩气的原因是以上都是惰性气体，可以承受极高的温度而不解离，用于保护和隔离焊接过程中的空气。

   使用惰性气体焊接可以避免被焊材料氧化，并帮助和确保被焊金属在焊接过程中没有其他污染物，从而使焊接结果更牢固，更安全，并具有更清洁的外观。

2. 焊接技术相关专有名词

   焊接时，形成待连接的接缝，称为“焊缝”。焊接过程中，焊缝两侧都会受到焊接热的影响，使其结构和性能发生变化。这个区域被称为“热影响区”。

   由于焊接时工件材料、焊接材料和焊接电流的差异，焊接后焊缝和热影响区可能出现过热、脆化、硬化或软化现象，也降低了焊件的性能，影响可焊性;因此，焊接前有必要了解和调整焊接条件，包括焊前对焊件界面的预热、焊中保温和焊后热处理，这可能会提高焊件的焊接质量。因此，要做好焊接和技术，除了耐心的实践外，还需要熟悉各种焊接知识和原理。

3. 焊接类型

   目前已知的金属焊接方法和类型有50多种，大多数焊接方法一般分为三大类:熔焊、压力焊和钎焊。

   • 熔焊

     熔焊，又称“熔焊”;顾名思义，是一种在焊接过程中不加任何压力直接加热工件界面使其“熔化”的方式;此时，热源加热并熔化两个待焊工件之间的界面，形成“熔池”，熔池将随着热源向前移动，最后冷却形成连续焊缝，将两个工件连接为一体。

     特点:
     在熔焊过程中，如果空气与高温熔池直接接触，空气中的氧气会使金属氧化，并与物体的合金元素合成;如果大气中的氮气、水蒸气等进入熔池，则会在随后的冷却过程中，在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，影响焊缝质量。
     因此，为提高焊接质量，通常采用气体保护电弧焊，并采用氩气、二氧化碳等气体隔离大气中的其他元素，以保护焊接时的电弧和熔池率;
     又如在焊接钢时，在焊条的涂层中加入对氧亲和力大的“铁钛粉”进行脱氧，可以保护焊条中的有益元素锰和硅不被氧化而进入熔池，冷却后可获得高质量的焊接效果。

   • 压力焊

     压力焊，顾名思义，就是利用压力使两个工件处于原来的固态，实现它们原子之间的键合，所以也叫“固焊”;在对焊的压力焊接过程中，当电流通过两个工件的连接端时，由于那里有较大的电阻，温度升高。当加热到“塑性状态”时，接头在轴向压力的作用下变得一体化。

     不同压力焊接方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不添加其他填充材料。“扩散焊、高频焊、冷压焊等”等压力焊接方法都不是熔化工艺。一旦焊接完成，既不存在有益合金元素燃烧的问题，也不存在有害元素侵入焊缝的问题，简化了整个焊接过程，提高了焊接的安全卫生条件。

     由于加热温度比熔焊低，加热时间短，受热影响的面积也小。因此，许多采用熔焊较难焊接的材料，往往可以采用高质量的连接器，通过压力焊将其焊接到与基材相同的强度。

   • 钎焊

     钎焊，也分为钎焊和焊接，是一种应用非常广泛的焊接方法。它主要采用熔点低于工件本身的金属材料作为“粘结材料”，将工件和钎焊材料加热到“高于钎焊材料”。“材料的熔点，但温度低于工件的熔点”。焊接工件是利用液态材料填充两个界面之间的间隙，实现原子与工件之间的相互扩散。

焊接自动化技术的展望

电子技术、计算机微电子外壳、自动化技术的发展，促进了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术、信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术的革命性发展。

• 焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是今后研究的重要方向。应研究最佳控制方法，包括线性控制和各种非线性控制。其中最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制和专家系统的研究。
• 焊接柔性技术也是研究的重点。在未来的研究中，将各种光学、机械、电气技术和焊接技术有机地结合起来，实现精确、灵活的焊接。利用微电子技术改造传统焊接设备是提高焊接自动化水平的根本途径。将数控技术与各类焊接机械设备相结合，提高其灵活性是当前的研究方向;焊接机器人与专家系统相结合，实现了自动路径规划、自动轨迹修正、自动侵彻控制等功能。是研究的重点。
• 焊接控制系统的集成是人与技术的集成，是焊接技术与信息技术的集成。集成系统中的信息流和物流是集成系统的重要组成部分。促进它们的有机结合可以大大减少信息量和实时控制的要求。在控制和计算机处理中注重对人的反应和判断能力，建立友好的人机界面，协调人与自动系统，这些都是集成系统中不可低估的因素。
• 提高焊接电源的可靠性、质量稳定性、可控性和优良的动态性能也是研究的课题。研制可调节电弧运动、送丝、焊枪姿态的高性能焊机，能检测焊缝开始斜率、温度场、熔池状态、熔透状态，及时提供焊接规范参数，积极发展焊接过程计算机仿真技术。焊接技术从“技能型”向“科学型”发展是焊接自动化的一个重要方面。本世纪头十年将是焊接工业快速发展的有利时期。

备注:无论何时何地进行焊接，应穿戴适当的安全设备，包括焊接头盔、焊接手套、焊接围裙和适当的衣服。