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焊接手艺发展史

工夫:2014-07-18 检察:3095 www.2556.com

19世纪80年月,焊接只用于铁匠铸造上。工业化的生长和两次世界大战的发作对当代焊接的快速生长发生了影响。根基焊接要领—电阻焊、气焊和电弧焊都是正在一战前发现的。但20世纪晚期,气体焊接切割正在制造和修缮事情中占主导地位。过些年后,电焊得到了一样的承认。  

电阻焊  

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule(Joule加热道理发明者)成服从电阻加热法对一捆铜丝停止了融化焊接。  

第1台电阻焊机用于对接焊。1886年,英国的Elihu Thomson造出了第1个焊接变压器并正在来年为此项工艺申请了专利。该变压器正在2V空载电压时能发生200A电流输出。今后,Thomson又发清楚明了点焊机、缝焊机、凸焊机和闪光对焊机,厥后点焊成为电阻焊最常用的要领,现在已普遍应用于汽车工业和对别的很多金属片的焊接上。  

1964年,Unimation消费的首批用于电阻点焊的机器人正在通用汽车公司运用。  

气焊  

19世纪末,一种氧乙炔火焰的气焊正在法国泛起了。约莫正在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。实行证实焊炬收回的火焰炙热,约莫正在3100.C以上。厥后焊炬成为了焊接切割钢时的主要东西。  

早在英国的Edmund Davy发明当碳化物正在水中剖析时能发生一种可燃性气体之前便发明了乙炔气体。当乙炔熄灭时,其明无比,这一点成为它的主要用途。但是,正在传输运用乙炔时常常发生爆炸。人们发明丙酮能消融大量乙炔,尤其是压力增添时。1896年,Le Chatelier 发清楚明了一种平安的要领贮存乙炔。那就是正在圆瓶内运用丙酮和多孔石去贮存乙炔。  

其他很多国度应用这项法国发现贮存乙炔。但时有报导正在传输历程中发生爆炸。瑞典人Gustaf Dahlen改动了渗出物的身分,胜利做到了让乙炔100%平安。  

电弧焊  

1810年,Humphrey Davy正在电路的南北极造了一个稳固的电弧---电弧焊的根蒂根基。正在1881年的巴黎“首届天下电器展”上,俄罗斯人Nikolai Benardos展现了一种电弧焊的要领。他正在碳极和工件间打出一个弧。添补金属棒或添补金属丝能够送进这个电弧并融化。当时他是法国Cabot实验室的学生,和他的同伙Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年间正在几个国度得到了专利权。该专利展现了晚期电极夹,拜见图2。到19世纪末和20世纪上半叶,碳弧焊愈来愈盛行。  

Benardos, Nicolai Slavianoff的同胞进一步完美了那一焊接法。1890年,他用金属棒替代碳棒作为电极并得到专利。电极融化,从而充任热源和添补金属。  

然则,焊缝不克不及阻隔氛围,质量问题也接踵而来。瑞典人Oscar Kjellberg正在运用该要领修缮船上的蒸汽锅炉时注意到焊接金属上随处都是气孔和小缝,这样的话基础不可能让焊缝防水。为了改进这种方法,他发清楚明了涂层焊条,于1907年6月29日得到专利(瑞典专利号27152)。质量改善后,电焊手艺获得打破,如今也能应用于产业。那家电焊公司(ESAB,瑞典语首字母缩略)作为一家汽船修缮公司于1904年9月12日建立。  

今后,正在20世纪30年月,又发清楚明了很多新焊接法。直到当时,所有的金属电弧焊都是经由过程手工焊的要领完成的。人们络续实验用一连丝让该工艺自动化。最胜利的发现是埋弧焊,正在这类焊接要领中,电弧埋正在一层粒状熔剂里。  

气体珍爱电弧焊早在1890年便由C. L. Coffin得到了专利。但正在二战时期,航空业需求找到焊接镁和焊接铝的要领。1940年,正在美国,用隋性气体珍爱电弧的实行展开得热火朝天。经由过程运用钨电极,不消融化电极也能够打出电弧。这样的话,不管有没有添补金属皆能够停止焊接。这种方法如今称为TIG焊接(钨极惰性气体珍爱电弧焊)。  

过些年今后,用一连放入金属丝作为电极的MIG焊接工艺(融化极惰性气体珍爱电弧焊)泛起了。早先,珍爱气体为隋性气体氦或氩。  

由于CO2更轻易找到(活性气体珍爱电弧焊MAG),Lyubavskii 和Novoshilov胜利运用了它。他们运用“浸沾转移”法削减了由发生猛烈的飞溅引发的一些题目。到当时为止,我们今天运用的大多数焊接工艺皆已发现。接下来又泛起了其他一些焊接法,诸如激光束焊和搅拌摩擦焊,二者都是由英国焊接学会发现的。(见表1)。  

焊接工艺 简称 发明者 年月 所属学会 国度  

电焊阻 Elihu Thomson 1886-1900 Thomson 电焊 美国  

氧乙炔焊 OAW Edmund Fouche Charles Picard 1900 法国  

钎焊 TW Goldschmidt 1900 Goldschmidt AG 德国  

手工金属电弧焊 MMA,SMAW Oscar Kjellberg 1907 伊萨 瑞典  

电渣焊 ESW N.Benardos R.K.Hopkins 190819401950 Paton 焊接学会 俄罗斯美国乌克兰  

等离子焊接 PAW Schonner R.M.Gage 19091953 BASF 德国美国  

钨极惰性气体珍爱电弧焊 TIG,GMAW C.L.CoffinH.m.Hobart 和.K.Devers 19201941 美国  

药芯焊丝 FCAW Stoody 1926 美国  

螺柱焊 1930 纽约水师厂 美国  

融化极惰性气体珍爱电弧焊 MIG H.M.Hobart和P.K.Devers 19301948 航空战役留念学会 美国  

埋弧焊 SAW Robinoff 1930 国度地下铁道公司 美国  

活性气体珍爱电弧焊 MAG,GMAW Lyubavskii和Novoshilov 1953 苏联  

激光切割 Peter Houldcroft 1966 BWRA(TWI) 英国  

激光焊接 LBW Martin Adams 1970 英国  

搅拌摩擦焊 FSW Wayne Thomas 1991 TWI 英国  

表1 焊接工艺的生长  

焊接电源  

19世纪末之前没有泛起电焊的来由之一就是缺少适宜的电源。18世纪末期,意大利人Volta 和Galvani胜利发明了电流。1831年, Michael Faraday建立了变压器和机电道理,那是对电源的主要生长。  

首批焊接实行的展开是经由过程不同类型的要领去处理焊接电源的。  

1801年, Humphrey Davy师长教师正在首批电弧实行中运用电池作为电源。  

Benardos正在碳弧焊实行中运用一台22马力的蒸汽机驱动直流电机,用150个电池去发电。单是电池的总重量便到达2400kg。  

Thomson正在发现电阻焊机时运用了变压器。  

Oscar Kjellberg运用110V直流电压电源,他让电流经由过程一个装满盐水的桶,从而把电流减小到恰当的程度。  

1905年,德国AEG公司消费了焊接发电机。它由三相异步电动机驱动,其特性合适焊接,重1000kg, 电流250A。  

直流电直到20世纪20年月才合适用于电弧焊。焊接变压器很快变得受欢迎,由于它的价钱较自制,斲丧能源相对较少。  

20世纪50年月终,固体焊接整流器问世。最后运用的是硒整流器,接着很快泛起了硅整流器。今后,硅可控整流器的泛起实现了电子掌握焊接电流。这些整流器如今皆广泛运用,尤其是用于大型焊接电源。  

焊接逆变器的泛起是正在电源上最有目共睹的生长。伊萨首个逆变器模子造于1970年。然则逆变器正在1977年之前没有广泛用于产业。1984年,伊萨推出140A“Caddy” 牌逆变器,重量只要8kg。  

先辈的焊接工艺  

等离子焊接出现时,实行证实它是更集中、更炙热的能源,应用它能够进步焊接速度,削减线能量。20世纪60年月泛起的激光电子束焊接也与之有类似的优点。质量进步,容差减小,凌驾了之前能够到达的尺度。对新材料和差别金属组合皆能停止焊接。电子束狭小,要求必须运用机械化装备。  

从1964年起,机器人便曾经用于电阻焊。约莫10年后泛起电弧焊机器人。电动机器人能够设想得异常准确,到达融化极惰性气体珍爱电弧焊焊接的要求。最后,机器人内输入的焊接数据和手工焊运用的焊接数据是雷同的。  

人们停止了很多实验去进步融化极惰性气体珍爱电弧焊工艺的生产力。加拿大人John Church运用了快速收丝速度和由4种身分构成的珍爱气体去做此实验。工艺类似,仍旧运用一样的焊接设备,但却有可能让焊接速度进步一倍。  

正在统一熔池内运用两根焊丝的焊接法——双丝焊或双芯焊,实行证实更富有效果。最新高效焊接法是混淆焊——这种方法联合了两种差别的工艺。激光融化极惰性气体珍爱电弧焊混淆焊是最有发展前景的。这类焊接速度极快,熔深大。  

机械化焊接翻开了投入到新运用中去的大门。窄间隙焊既节约工夫,又节约耗材,削减了热影响区焊接的变形。早先运用的是融化极惰性气体珍爱电弧焊工艺,厥后也运用埋弧焊和钨极惰性气体珍爱电弧焊。1980年前后,伊萨把重型埋弧焊、窄间隙焊装备运往了前苏联Volgadonsk。  

1992年,TWI得到搅拌摩擦焊专利权。这类焊接法对铝很实用。铝不消融化便能接合并构成下质量接合点。该工艺不运用耗材,能源消耗少,它的另一个优点就是对情况影响小。此工艺异常简朴有用,是20世纪最重要的焊接立异之一。  

发展趋势  

焊接的有些发展趋势是不言而喻的:不断提高生产力;进一步机械化;继承寻觅更有效率的焊接工艺。经由过程新设想和运用下强度钢和铝合金的增加,整体构件重量减轻。正在焊接展上,我们能清晰看到电子元件、计算机技术和数字通讯的生长影响着焊接设备的生长。诸如混淆激光融化极惰性气体珍爱电弧焊和搅拌摩擦焊新工艺曾经泛起。然则传统的钨极惰性气体珍爱电弧焊、融化极惰性气体珍爱电弧焊和埋弧焊工艺毫无疑问将继承占主导地位。