隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工焊接已經不能滿足現(xiàn)代高科技產品的質量和數(shù)量要求?，F(xiàn)代焊接生產科技正朝著機械化、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用已迅速發(fā)展成為先進生產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用，焊接技術的發(fā)展趨勢及其在智慧生產中的影響。

真空擴散焊技術廣泛應用于機械工程、造船、建筑工程、電力設備生產、航空航天等領域。焊接工藝特點：

①節(jié)省金屬材料，結構重量輕。

②焊接工藝簡單，生產效率高。

③焊接接頭具有良好的機械財產和密封財產。

④通過形成這種重金屬結構，可以充分利用數(shù)據(jù)的特性。

隨著金屬的應用，焊接技術逐漸興起和發(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，焊接技術開始向自動化發(fā)展。

智慧焊接機器人的應用是焊接技術自動化的重要標志。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用于各種工業(yè)自動化生產。為了發(fā)展智慧生產，我們需要加強機器人焊接技術的可靠性，專注于改進加工技術，提高產品品質和市場競爭力。

在數(shù)位化轉型和智能化生產的興起下，電腦、微電子、數(shù)控、信息處理、工業(yè)機器人、激光技術等世界上許多高科技和高科技科研成果被廣泛應用于焊接領域，為焊接技術和智慧生產的發(fā)展創(chuàng)造了高附加值。作為先進生產科技的重要組成部分，焊接技術將與其他能源利用科技相結合，成為智慧生產的重要基石，實現(xiàn)生產方法的創(chuàng)新?，F(xiàn)時，許多工業(yè)產品沒有焊接技術是無法制造的。真空擴散焊已深入現(xiàn)代工業(yè)生產，在智能化生產中發(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_到網格的距離，從而形成結合力；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，有焊接生產率高、成本較低、焊縫質量好、勞動條件好等優(yōu)點，是現(xiàn)時廣泛使用的一種生產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，碳素結構鋼、低合金結構鋼、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、高效特點的生產領域是造船、鍋爐、化工容器、大型金屬結構等工業(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用。

氣體保護焊是一種用外加氣體作為電弧介質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，氬弧焊應盡量在室內進行。

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合，從而提升車身強度和結合精度；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，降低車身結構本身的體積，從而減少車身的重量，滿足了汽車節(jié)能減排的要求。因此，激光焊接技術通常被用于車身焊接的關鍵工位以及對工藝有特殊要求的部位，如用于車頂與側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量及效率?，F(xiàn)時激光焊接技術已經被世界上部分生產高檔轎車的大汽車制造商和領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，使其產生塑性變形或融化，并通過再結晶和擴散等作用，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，接頭質量好，不易產生缺陷，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。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。超聲波焊接技術廣泛應用于微電子器件和精加工工藝，如鋰離子電池行業(yè)的應用。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力和高環(huán)境溫度的場合。例如，硬質合金工具和地質鉆頭的焊接。加熱方法包括火焰加熱、高頻感應加熱等。常用的填充金屬是硼砂和硼酸。

更多焊接方法的特點和應用見表1：

表1各焊接管道及其應用

焊接技術發(fā)展趨勢

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

1、提高焊接生產率，推動焊接工藝的高速化和高效化。提高生產率的方法有兩種：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，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，從而大大提高生產率。高效、快速、高品質的焊接方法將成為焊接技術的主力軍。

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、焊接技術的前進離不開新興技術和數(shù)據(jù)的發(fā)展。例如，陶瓷材料和復合材料的發(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的發(fā)展。

4、繼續(xù)開發(fā)和研究新熱源。焊接技術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)和研究還沒有結束。

5、節(jié)能環(huán)保焊接技術的發(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，一方面要開發(fā)新的焊接方法、焊接設備和焊接材料，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量和安全可靠性。運用電子技術和控制科技，改進電弧的技術性能，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、焊接到質量監(jiān)控全過程自動化的專用焊機，在自動焊接生產線上，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水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。

結束語

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

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