焊接的發(fā)展史

1、焊接技術可以追溯到幾千年前的青銅器時代，在人類早期工具制造中，無論是 中國還是當時的埃及等文明地區(qū)，都能看到焊接技術的雛形。古代的焊接方法主 要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國商朝（公元前 1600年一公元前1046年）制造的鐵 刃銅鉞就是鐵和銅的鑄焊件，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（公元前770年一公元前221年）曾侯乙墓中的建鼓銅座上的盤龍是分 段釬焊連接而成的，與現(xiàn)代軟釬料成分相近。戰(zhàn)國時期制造的刀劍一般是加熱鍛 焊而成的。據(jù)明朝宋應星所著天工開物記載：中國古代將銅和鐵一起入爐加 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。在古埃及和地

2、中海地區(qū)，公元前 1000年人們就已經(jīng)能夠通過搭接的方法制 造金盒及鐵質(zhì)工具。到中世紀（約公元 476年一公元1453年），早敘利亞大馬 士革曾用鍛焊方法打造兵器。但古代焊接技術長期停留在較原始的水平，使用的熱源都是爐火，溫度低、能源不集中，無法用于大截面、長焊縫工件的焊件，只 能用以制作裝飾品、簡單的工具和武器。近代真正意義上的焊接技術起源于 1880 年左右電弧焊方法的問世。表1.1列出了現(xiàn)代焊接史上重要方法和技術的出現(xiàn) 時 間、 發(fā) 明 人 及 所 屬 國 家。表1.1主要焊接方法的發(fā)明時間、發(fā)明人及所屬國家發(fā)明時間方法名稱發(fā)明人所屬國家和機構(gòu)1881 年碳弧焊NikolaiBe nar

3、dos俄羅斯18851900 年電阻焊Thoms on美國1900 年鋁熱焊Han sGoldschmidt, GoldschmidtAG西德（Orgotheus Inc.美國）1900 年氧乙炔焊Fouche,Picard法國19071910 年手工電弧焊OscarKjellberg瑞典1909 年等離子焊接PAW1SchonnerBASF德國美國1908年、1940年、1950年電渣焊ESWPat on焊接學會俄羅斯、美國、烏克蘭1926 年鎢極惰性氣體保護焊美國發(fā)明時間方法名稱發(fā)明人所屬國家和機構(gòu)1926 年藥芯焊絲FCAWStoody美國1930 年氫原子焊1930 年螺柱焊紐約海軍廠

4、美國1930年、1948年熔化極惰性氣體保護焊美國1935 年埋弧焊SAWRobi noff地下鐵道公司美 國1941 年GTAWMeredith美國1950 年噴射過渡GMAV”Muller , Gibs on美國1953 年活性氣體保護電弧焊Lyubavskii 和Novoshilov蘇聯(lián)1954 年自保護藥芯焊1956 年摩擦焊俄羅斯1956 年超聲波焊1957 年CO2%體保護焊美國、英國、俄羅斯1959 年爆炸焊1950年末真空擴散焊1960 年脈沖熔化極氣體保護焊Arico美國1961 年電子束焊Stohr法國1962 年電氣焊專利(Electrogas )Arcos比利時1964

5、 年熱絲和協(xié)同控希 9 GMAWMa nz美國1966 年激光切割PeterHouldcroftTWI英國1970 年逆變電源世界各地1970 年激光焊接LBWMarti nAdams英國1991 年攪拌摩擦焊FSWWayn eThomasTWI英國注：表中的發(fā)明時間以焊接方法首次具有工業(yè)實現(xiàn)意義為起點， 而非該方法的原 理初次被發(fā)現(xiàn)?？v觀現(xiàn)代焊接方法和技術發(fā)展史， 與其工業(yè)革命的發(fā)展息息相關， 可根據(jù)方法的 起源時間，將其歸納為兩個重要的發(fā)展階段。（ 1）起源于 19 世紀 70 年代的第二次工業(yè)革命，這一階段的重要標志是電力的 發(fā)展和應用。 工業(yè)應用最為廣泛的電弧焊、 電阻焊方法正是起源于

6、這一階段。 雖 然目前工業(yè)上使用的這兩類焊接方法已有了很大進步， 但不容置疑的是這一階段 奠定了焊接技術發(fā)展的第一塊基石。在 1881 年的巴黎“首次世界電器展”上，法國 Cabot 實驗室的學生，俄羅斯人 NikolaiBenardos 在碳極和工件引弧，填充金屬棒使其熔化，首次展示了電弧焊 的方法。 1890年， Benardos 用金屬棒代替碳棒作為電極并獲得專利。但瑞典人 OscarKjellberg 在使用該方法修理船上的蒸汽鍋爐時注意到，焊接金屬上到處 是氣孔和小縫，焊縫不能隔絕空氣，根本不可能讓焊縫防水。為了改善方法，他 發(fā)明了涂層焊條，于 1907年6月 29日獲得專利（瑞典專

7、利號 27152），大大 改善了焊接質(zhì)量， 是手工電弧焊進入了實用階段。 隨后，美國的諾布爾里用電弧 電壓控制焊條送給速度， 制成自動電弧焊機， 從而成為焊接機械化、 自動化的開 端。在電弧焊的基礎上，能產(chǎn)生更集中、更炙熱能源的等離子焊接也被發(fā)明，利 用它可以提高焊接速度， 減少線能量。 在隨后的發(fā)展中， 電弧焊方法得到不斷創(chuàng) 新和改進。 1930 年美國的羅賓洛夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，焊機機械化 得到進一步的發(fā)展。 20 世紀四十年代，在第二次世界大戰(zhàn)期間，為適應航空界 鋁、鎂合金的合金鋼焊接的需要， 鎢極和熔化極惰性氣體保護焊相繼問世。 1953 年，蘇聯(lián)的 Lyubavskii 和

8、 Novoshilov 發(fā)明二氧化碳氣體保護焊， 促進了氣體保 護焊的應用和發(fā)展。 隨后如混合氣體保護焊、 藥芯焊絲氣體保護焊和自保護焊也 相繼誕生。首例電阻焊要追溯到1856年。JamesJoule成功用電阻加熱法對一捆銅絲進行了 熔化焊接。 1887年，電阻焊被美國的湯姆森發(fā)明，并且應用于薄板的縫焊以及 點焊；20世紀 20年代由于閃光對焊方法焊接棒材和鏈條的出現(xiàn)，電阻焊真正進 入了實用階段，。1964年Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點焊的機器人在通用 汽車公司使用。在此階段， 人們還發(fā)明了氧炔焊和鋁熱焊， 作為早期電力技術不成熟時重要的焊 接方法，目前上述方法在特定場合仍得到應用和

9、發(fā)展。大約1900年，EdmundFouch和CharlesPicard 造出了第一支焊炬，目前仍在鐵路軌道等的焊 接上得到應用。（2）第二個重要發(fā)展階段出現(xiàn)在 20 世紀四五十年代的第三次工業(yè)革命， 這階段 在能源、微電子技術、航天技術等領域取得重大突破，推動了焊接技術的發(fā)展， 1950年后成為又一次焊接方法迅速發(fā)展的時期，在這個階段各個國家的焊接工 作者開發(fā)了不少嶄新的焊接方法。1951年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究院發(fā)明電渣焊，成為大厚度工件的高效焊接方法。 1957年美國的蓋奇發(fā)明了等離子弧焊； 20世紀 40年代德國和法國科學家發(fā)明的 電子束焊，也在 20世紀 50年代得到了應用和進一步發(fā)展；

10、 20世紀 60年代又出 現(xiàn)了激光焊。 等離子、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)， 標志著高能量密度熔焊的 新發(fā)展，大大改善了材料的焊接性， 使得許多難以用其他方法焊接的材料和結(jié)構(gòu) 得以焊接。 1956年，美國的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊； 1959年，美國斯坦福研究所成功研究出爆炸焊； 20世紀 50年代末蘇聯(lián)又研制出 真空擴散焊設備。1991年，TWI獲得攪拌摩擦焊專利權(quán)。這種焊接方法對輕合金和適用，不用熔化 就能接合并形成高質(zhì)量焊縫。該工藝不使用耗材，能源消耗少，是 20 世紀最重 要的焊接創(chuàng)新之一。到此為止，目前使用的大多數(shù)焊接工藝都已發(fā)明 6。1.5 我國焊接行業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)

11、狀我國焊接技術的真早發(fā)展開始于解放后， 1955年左右，在當時蘇聯(lián)專家的幫助 下，經(jīng)過第一批留蘇人員的艱苦努力， 我國開始建立自己的焊接專業(yè)， 培養(yǎng)焊接 人才，這標志著我國焊接事業(yè)的真正起步。 而我國焊接專業(yè)的快速發(fā)展， 還是改 革開放后， 在經(jīng)濟騰飛和工業(yè)發(fā)展的巨大推動力下獲得的。 目前， 經(jīng)過焊接工作 者的努力， 基本掌握了各項先進的焊接生產(chǎn)技術， 并將其應用于工業(yè)生產(chǎn)中， 極 大地推動了我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。1.5.1 焊接技術在國民工業(yè)上的應用級技術水平現(xiàn)狀 我國在實行改革開放政策以來，在大型焊接鋼結(jié)構(gòu)的開發(fā)與應用方面創(chuàng)造了 1949年以來的最高水平，有的已經(jīng)成為世界第一。例如國家大劇院

12、、大噸位原 油船舶、核電站反應器、神舟飛船的返回艙、長江大橋等。世界關注的長江三峽 水利工程，其水電站的水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 10.7m,高5.4m,重達440t，成為世界 最大、最重的不銹鋼焊接轉(zhuǎn)輪。 這些焊接技術在國民工業(yè)的成功應用， 也說明了 我國焊接制造技術已經(jīng)得到很大發(fā)展，得到世界的矚目。大量先進技術在我國航空航天、 電子工業(yè)、 交通運輸、大型工程及設備等行業(yè)的 應用，使我國的焊接技術得到突飛猛進的發(fā)展。為了完成諸多的重要焊接任務， 我國先后自行研制、 開發(fā)和引進了一些先進的焊接設備、 技術和材料。 目前國際 上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備在我國也都有所應用。 我國制造企業(yè) 通過消

13、化吸收， 已經(jīng)掌握了先進的焊接技術和焊接方法 （其中不乏一些特種焊接 技術），并在應用的過程中創(chuàng)新發(fā)展， 諸如電子束焊接、 攪拌摩擦焊、 激光焊接、 單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、水射流切割、 4 絲高速埋弧焊、等離子焊接、精細等 離子切割、焊接柔性生產(chǎn)線、STT焊接熱源、變極性焊接熱源和全數(shù)字化焊接電 源等先進的焊接技術和設備。雖然我國焊接工作者積極努力追趕國際先進水平， 但是也該認識到， 我國在焊接 方法和工藝的原始創(chuàng)新上，要趕上世界先進水平還有一段很長的路要走。因此， 需要加強新的焊接共性技術的研究與開發(fā)。 在新焊接技術的研發(fā)與推廣應用、 新 型熱源在焊接方法上的應用、 高效優(yōu)質(zhì)自動化焊接技術

14、、 焊接生產(chǎn)與質(zhì)量管理的 信息化等方面，應加快研究與應用開發(fā)。1.5.2 我國焊接專業(yè)教育的發(fā)展和現(xiàn)狀 我國早期焊接專業(yè)教學模式起源于前蘇聯(lián)， 當時我國第一批焊接專家編寫了第一 套自己的焊接專業(yè)教材， 并在隨后的使用中不斷改善、 更新， 滿足了當時的教學 要求。但應該注意到，我國從 1998 年開始，高等學校取消了各單獨的熱加工專 業(yè)，并合成材料加工工程專業(yè)，實行了通才教育。自 2000 年開始，我國開始進 行較大范圍的教學改革和教材建設工作， 一批適應專業(yè)改革的教材逐漸走向大學 生的課堂，大大改善了我國焊接專業(yè)教材建設滯后的問題。 隨著新教材的推行和實踐， 在肯定其優(yōu)點的同時， 教育者也認識到教育的層次和 目標的不同，