隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工焊接已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量要求?，F(xiàn)代焊接生產(chǎn)科技正朝著機械化、自動化和數(shù)位化的方向發(fā)展。近年來，焊接自動化在實際工程中的應(yīng)用已迅速發(fā)展成為先進生產(chǎn)科技的重要組成部分。本文介紹了不同焊接方法的特點和應(yīng)用，焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢及其在智慧生產(chǎn)中的影響。

真空擴散焊技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械工程、造船、建筑工程、電力設(shè)備生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域。焊接工藝特點：

①節(jié)省金屬材料，結(jié)構(gòu)重量輕。

②焊接工藝簡單，生產(chǎn)效率高。

③焊接接頭具有良好的機械財產(chǎn)和密封財產(chǎn)。

④通過形成這種重金屬結(jié)構(gòu)，可以充分利用數(shù)據(jù)的特性。

隨著金屬的應(yīng)用，焊接技術(shù)逐漸興起和發(fā)展。

1885年碳弧焊的出現(xiàn)標志著現(xiàn)代焊接技術(shù)的開始。在上世紀初，使用了碳弧焊和氣焊。

20世紀30年代，美國人羅賓諾夫發(fā)明了使用焊絲和焊劑的電弧焊接，進一步發(fā)展了焊接機械化。

1951年，蘇聯(lián)巴頓焊接研究所建立了電渣焊，為大厚度零件提供了一種有效的焊接方法。

1953年，二氧化碳氣體保護焊的出現(xiàn)促進了氣體保護焊科技的應(yīng)用和發(fā)展。

1957年，美國儀器發(fā)明了等離子弧焊。20世紀60年代，出現(xiàn)了電子束和激光焊接等先進的焊接方法，使焊接技術(shù)的發(fā)展達到了一個新的水平。

20世紀80年代，隨著工業(yè)機器人在發(fā)達工業(yè)國家的普及，焊接技術(shù)開始向自動化發(fā)展。

智慧焊接機器人的應(yīng)用是焊接技術(shù)自動化的重要標志。焊接機器人屬于工業(yè)機器人范疇，是電子集成控制的綜合產(chǎn)品，是整個數(shù)位化工廠系統(tǒng)的重要組成部分。許多數(shù)位化科技的發(fā)展對焊接機器人的發(fā)展具有一定的參考價值。例如，虛擬實境科技可以模擬焊接機器人的焊接過程。智慧感測器科技的發(fā)展為焊接機器人提供了視覺、聽覺、改進的觸摸和其他感測器功能。焊接機器人正逐漸應(yīng)用于各種工業(yè)自動化生產(chǎn)。為了發(fā)展智慧生產(chǎn)，我們需要加強機器人焊接技術(shù)的可靠性，專注于改進加工技術(shù)，提高產(chǎn)品品質(zhì)和市場競爭力。

在數(shù)位化轉(zhuǎn)型和智能化生產(chǎn)的興起下，電腦、微電子、數(shù)控、信息處理、工業(yè)機器人、激光技術(shù)等世界上許多高科技和高科技科研成果被廣泛應(yīng)用于焊接領(lǐng)域，為焊接技術(shù)和智慧生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了高附加值。作為先進生產(chǎn)科技的重要組成部分，焊接技術(shù)將與其他能源利用科技相結(jié)合，成為智慧生產(chǎn)的重要基石，實現(xiàn)生產(chǎn)方法的創(chuàng)新?，F(xiàn)時，許多工業(yè)產(chǎn)品沒有焊接技術(shù)是無法制造的。真空擴散焊已深入現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，在智能化生產(chǎn)中發(fā)揮了非常重要和不可替代的作用。

圖1智慧制造基石

各種焊接方法及其應(yīng)用

根據(jù)焊接過程中加熱程度和工藝特點的不同，焊接方法可分為三類：

（1）熔焊，包括電弧焊、氣焊、電子束焊、激光焊等；

（2）壓力焊接，包括電阻焊接、摩擦焊接、超聲波焊接、爆炸焊接等；

（3）焊接分為焊接和焊接。

圖2焊接分類圖

2.1熔焊

熔焊是指在焊接過程中，金屬組合在高溫的影響下進入熔化狀態(tài)以形成實心焊接接頭的焊接方法。它的特點是：結(jié)合金屬的局部熔化需要一個能量集中、熱量充足的熱源，然后冷卻晶體，使顆?；蛟颖舜诉_到網(wǎng)格的距離，從而形成結(jié)合力；必須有效保護焊縫不與空氣接觸，以避免改變焊縫成分和不良性能。

熔焊包括電弧焊、氣焊、電子束焊、激光焊等。

圖3熔焊分類圖

電弧焊是利用電弧作為熱源的熔焊方法，包括焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊等。焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法，因此焊縫的質(zhì)量取決于焊工的操作科技。埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法，有焊接生產(chǎn)率高、成本較低、焊縫質(zhì)量好、勞動條件好等優(yōu)點，是現(xiàn)時廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機械化焊接方法。但顆粒狀的焊劑使得埋弧焊只能進行平面焊接，如果焊接面傾斜太大，很可能焊接失敗；且埋弧焊不適合焊接薄板和短焊縫。埋弧焊適用于5mm以上較厚的工件，碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及某些有色金屬都可用埋弧焊的管道。

最能發(fā)揮埋弧焊快速、高效特點的生產(chǎn)領(lǐng)域是造船、鍋爐、化工容器、大型金屬結(jié)構(gòu)等工業(yè)制造部門。例如，工業(yè)鍋爐鋼架中的梁柱在采用焊條電弧焊焊接時，由于是單條焊縫焊接，效率低，焊后箱型梁易產(chǎn)生扭曲；改用埋弧焊進行雙邊角縫焊接后，焊件的扭曲問題得到解決，且焊接效率提升。今后隨著對埋弧焊焊接管道的改進，其將在箱型梁的焊接中得到更為廣泛的應(yīng)用。

氣體保護焊是一種用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊，氬弧焊和二氧化碳氣體保護焊是兩種應(yīng)用較為普遍的氣體保護焊。氬弧焊又稱氬氣體保護焊，就是在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。因而氬弧焊有焊件不易氧化、焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形、焊縫致密成形美觀等優(yōu)點；但其設(shè)備成本較高且輻射大。氬弧焊主要用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼，如鋁、鎂、鈦及其合金、不銹鋼等。同時為降低焊接成本，氬弧焊應(yīng)盡量在室內(nèi)進行。

激光焊是一種以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進行焊接的方法。激光焊有以下優(yōu)點：焊件不易被氧化，可在空氣中焊接；不需與工件接觸，可焊接難以接近的接頭；焊接熱影響區(qū)極小，焊件變形量極小。但其設(shè)備有效系數(shù)低、功率較小，焊接厚度受限。激光焊特別適用于焊接排列密集、對受熱敏感的焊件，現(xiàn)時已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子工業(yè)、機械制造、感測器行業(yè)等。

在汽車工業(yè)中，激光焊接可以達到兩塊鋼板之間的分子結(jié)合，從而提升車身強度和結(jié)合精度；此外，采用激光焊接可以在汽車制造中用更多的沖壓件代替鑄造件，用連續(xù)的激光焊縫代替分散的點焊縫，可以減少搭接寬度，降低車身結(jié)構(gòu)本身的體積，從而減少車身的重量，滿足了汽車節(jié)能減排的要求。因此，激光焊接技術(shù)通常被用于車身焊接的關(guān)鍵工位以及對工藝有特殊要求的部位，如用于車頂與側(cè)圍外板焊接能解決焊接強度、效率、外觀及密封性的問題；用于后蓋焊接可解決直角搭接問題；用于車門總成的激光拼焊可有效提高焊接質(zhì)量及效率。現(xiàn)時激光焊接技術(shù)已經(jīng)被世界上部分生產(chǎn)高檔轎車的大汽車制造商和領(lǐng)先的配件供給商所采用。

2.2壓焊

壓焊指在加熱或不加熱狀態(tài)下對組合焊件施加一定壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或融化，并通過再結(jié)晶和擴散等作用，使兩個分離表面的原子達到形成金屬鍵而連接的焊接方法。其特征為：若加熱，則加熱的目的是為使金屬軟化，使數(shù)據(jù)在施加壓力下更易產(chǎn)生塑變；變形小，裂紋少。

壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、爆炸焊等。

圖4壓焊分類圖

電阻焊接是一種利用通過焊接部分和接觸部分的電流產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來局部加熱焊接部分并同時對焊接加壓的方法。電阻焊具有生產(chǎn)效率高、成本低、節(jié)省數(shù)據(jù)、易于自動化等優(yōu)點，但現(xiàn)時還沒有可靠的無損檢測方法，只能通過破壞性試驗來檢測焊接質(zhì)量。電阻焊分為電阻點焊、縫焊和凸焊。

摩擦焊接是一種壓接方法，利用焊接件表面之間摩擦產(chǎn)生的熱量使端面處于熱塑性狀態(tài)，然后快速鍛造完成焊接。其優(yōu)點是：焊件的焊接表面不易氧化，接頭質(zhì)量好，不易產(chǎn)生缺陷，廢品率低，操作簡單，成本低。然而，由于焊機電機功率的限制，現(xiàn)時可摩擦焊接的最大截面為20000mm2。同時，摩擦焊機的一次性投資成本較高。

超聲波焊接使用高頻振動波傳輸?shù)叫枰附拥膬蓚€物體的表面。在壓力下，物體的兩個表面相互摩擦，形成分子層之間的融合。其優(yōu)點是：清潔無污染，對焊接金屬表面要求低，可焊接氧化或電鍍，成本低，效率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。然而，超聲波焊接所需的功率隨著工件厚度和硬度的新增呈指數(shù)增長，因此它僅限于焊絲、箔、薄板、帶材和其他薄件的焊接，并且在許多情況下僅適用于搭接接頭。超聲波焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于微電子器件和精加工工藝，如鋰離子電池行業(yè)的應(yīng)用。在鋁殼電池的制造過程中，采用超聲波焊接機對層數(shù)較多的電極接線片進行預(yù)焊，然后需要焊接焊接后的電極接線頭和蓋板接線片接頭。在軟包裝電池的生產(chǎn)中，正極和負極的電極接頭需要分別焊接在正極和負極接頭上并纏繞。在此過程中，極接頭焊接需要使用超聲波焊機。

2.3釬焊

釬焊是指在將填充金屬加熱到低于填充金屬和填充金屬的熔點，同時達到填充金屬的熔化溫度后，用液態(tài)填充金屬填充固體工件的間隙，從而連接金屬的焊接方法。根據(jù)焊料的熔點，可分為釬焊和硬釬焊。

釬料的熔點低于450℃，接頭強度低。用于無應(yīng)力或工作溫度低的工件。它主要用于電子工業(yè)。最常見的是錫鉛合金作為填充金屬的焊接。通常需要使用軟焊料來改善其潤濕性。焊料有很多種，在電子工業(yè)中常用的是松香和氯化鋅溶液。

釬料的熔點高于450℃，接頭強度高。通常使用銀基和銅基填充金屬，它們適用于高工作應(yīng)力和高環(huán)境溫度的場合。例如，硬質(zhì)合金工具和地質(zhì)鉆頭的焊接。加熱方法包括火焰加熱、高頻感應(yīng)加熱等。常用的填充金屬是硼砂和硼酸。

更多焊接方法的特點和應(yīng)用見表1：

表1各焊接管道及其應(yīng)用

焊接技術(shù)發(fā)展趨勢

焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于許多重要的工業(yè)領(lǐng)域，為促進工業(yè)發(fā)展做出了貢獻，焊接技術(shù)已成為一項重要的制造技術(shù)。焊接技術(shù)隨著工業(yè)及科技的發(fā)展和進步，其發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢：

1、提高焊接生產(chǎn)率，推動焊接工藝的高速化和高效化。提高生產(chǎn)率的方法有兩種：第一是提高焊接焊接率，第二種方法是減少坡口截面和金屬焊接，最突出的成果是窄間隙焊接。窄間隙焊接以氣體保護焊為基礎(chǔ)，采用單絲、二絲、三絲進行焊接，無論接頭厚度如何，均可采用接合形式，所需熔敷金屬量降低數(shù)倍、幾十倍，從而大大提高生產(chǎn)率。高效、快速、高品質(zhì)的焊接方法將成為焊接技術(shù)的主力軍。

2、焊接管道智能化、自動化水平的提高是當今世界先進工業(yè)國的重點發(fā)展方向。焊接管道的智能化、自動化水平主要體現(xiàn)在焊接機器人科技的發(fā)展水平上，現(xiàn)時廣泛應(yīng)用的焊接機器人大多屬于示教再現(xiàn)型。由于這樣機器人不具備對工件的組裝誤差、焊接中的熱變形等環(huán)境變化及工作對象的變化的調(diào)節(jié)能力，因此具有新一代的多種傳感功能開發(fā)能夠自動創(chuàng)建焊接參數(shù)的智慧型機器人將成為主要發(fā)展方向。

3、焊接技術(shù)的前進離不開新興技術(shù)和數(shù)據(jù)的發(fā)展。例如，陶瓷材料和復(fù)合材料的發(fā)展促進了真空釬焊、真空擴散焊的發(fā)展，航天科技的發(fā)展也將促進空間焊接技術(shù)的發(fā)展。

4、繼續(xù)開發(fā)和研究新熱源。焊接技術(shù)幾乎運用了全世界所有可用的熱源，其中包括火焰、電弧、電阻、超聲波、摩擦、等離子體、電子束、激光束、微波等，歷史上所有熱源的出現(xiàn)，都伴隨著新焊接技術(shù)的出現(xiàn)。但是，到目前為止，焊接熱源的開發(fā)和研究還沒有結(jié)束。

5、節(jié)能環(huán)保焊接技術(shù)的發(fā)展成為必然趨勢。眾所周知，焊接耗能非常大，許多新技術(shù)的出現(xiàn)就是為了實現(xiàn)這一節(jié)能目標。例如電阻點焊，利用電子技術(shù)的發(fā)展，將交流點焊機改為二次整流點焊機，可以提高焊機的功率因素，減少焊機容量，達到相同的焊接效果。

焊接技術(shù)進步的顯著表現(xiàn)是焊接工藝從機械化向自動化、智能化、信息化發(fā)展。未來的焊接技術(shù)，一方面要開發(fā)新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，進一步提高現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能量的改善等焊接質(zhì)量和安全可靠性。運用電子技術(shù)和控制科技，改進電弧的技術(shù)性能，開發(fā)可靠輕巧的電弧跟蹤方法。

另一方面，焊機要實現(xiàn)程序控制、數(shù)控等，提高焊接機械化和自動化水平。開發(fā)一種從準備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全過程自動化的專用焊機，在自動焊接生產(chǎn)線上，可以推廣和擴大數(shù)控焊接機器人和焊接機器人，提高真空擴散焊生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。

結(jié)束語

焊接技術(shù)在當前我國社會發(fā)展過程中，已被人們廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，這不僅有助于我國社會經(jīng)濟的發(fā)展建設(shè)，也給人們的生活帶來便利。

并且，為了提高焊接加工技術(shù)水平和工作效率，人們也將許多先進的科學(xué)技術(shù)和理念應(yīng)用于其中，新型焊接技術(shù)的應(yīng)用、焊接自動化以及機器人的發(fā)展和多種高新技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用，必將提高焊接領(lǐng)域的自動化程度，提高生產(chǎn)效率從而有效地推動我國制造行業(yè)的發(fā)展。