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金屬焊接定義及方法


金屬焊接的定義
  金屬焊接是一種連接金屬的制造或雕塑過程。焊接過程中,工件和焊料熔化形成熔融區域(熔池),熔池冷卻凝固後便形成材料之間的連接。這一過程中,通常還需要施加壓力。普通焊接與硬釬焊(brazing)和軟釬焊(soldering)的區別在於軟釬焊通過融化熔點較低(低於工件本身的熔點)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,包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。除了在工廠中使用外,焊接還可以在多種環境下進行,如野外、水下和太空。無論在何處,焊接都可能給操作者帶來危險,所以在進行焊接時必須采取適當的防護措施。焊接給人體可能造成的傷害包括燒傷、觸電、視力損害、吸入有毒氣體、紫外線照射過度等。
  19世紀末之前,唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數百年的金屬鍛焊。最早的現代焊接技術出現在19世紀末,先是弧焊和氧燃氣焊,稍后出現了電阻焊。20世紀早期,第一次世界大戰和第二次世界大戰中對軍用設備的需求量很大,與之相應的廉價可靠的金屬連接工藝受到重視,進而促進了焊接技術的發展。戰后,先后出現了幾種現代焊接技術,包括目前最流行的手工電弧焊、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渣焊這樣的自動或半自動焊接技術。20世紀下半葉,焊接技術的發展日新月異,激光焊接和電子束焊接被開發出來。今天,焊接機器人在工業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質,繼續開發新的焊接方法,并進一步提高焊接質量。
金屬焊接的方法
金屬焊接方法有40種以上,主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類:
1.熔焊
  熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態,不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻后形成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觸,大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池,還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,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,以保護焊接時的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時,在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧,就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池,冷卻后獲得優質焊縫。
2.壓焊
  壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當加熱至塑性狀態時,在軸向壓力作用下連接成為一體。
  各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損,和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡化了焊接過程,也改善了焊接安全衛生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、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,往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優質接頭。
3.釬焊
  釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料,將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度,利用液態釬料潤濕工件,填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散,從而實現焊接的方法。
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