固态焊接技术

第一篇：固态焊接技术

【中文摘要】

焊接技术水平是一个国家机械制造和科学技术发展水平的重要标志之一。随着材料科学的发展，越来越多的焊接技术发展并应用于各个领域，焊接技术的发展和应用直接关系到产品的质量和性能，随着焊接技术的日趋成熟，在此基础上一些新的焊接技术也诞生，比如本文所要谈的固态焊接技术。

本文主要介绍现阶段固态焊接技术的现状,以及在材料科学发展的基础上诞生的固态焊接技术在一些科技领域的具体应用，并通过对各种固态焊接方法的原理进行分析揭示其各自的优越性及其应用工况,最后对固态焊接技术的发展趋势进行了展望。

【关键词】

固态焊接技术 工艺 材料 发展趋势 应用

目录

一、焊接技术的发展历史................................................................................1

二、固态焊接技术............................................................................................4

（一）材料科学的发展.............................................................................4

（二）固态焊接技术的概念.....................................................................5

（三）固态焊接技术的形式.....................................................................6

三、固态焊接技术的原理及特点....................................................................6

（一）电阻焊.............................................................................................6

（二）超声波焊.........................................................................................8

（三）摩擦焊.............................................................................................8

（四）扩散焊.............................................................................................9

（五）电磁焊............................................................................................10

四、固态焊接技术的应用........................................................................11

（一）惯性摩擦焊的应用........................................................................11

（二）线性摩擦焊的应用........................................................................12

（三）扩散焊的应用................................................................................13

五、固态焊接技术的发展趋势.......................................................................14

六、参考文献...................................................................................................16

七、致谢...........................................................................................................18

一、焊接技术发展史

19世纪80年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法—电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但20世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。

（一）电阻焊

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule（Joule加热原理发明者）成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。第1台电阻焊机用于对接焊。1886年，英国的Elihu Thomson造出了第1个焊接变压器并在来年为此项工艺申请了专利。该变压器在2V空载电压时能产生200A电流输出。此后，Thomson又发明了点焊机、缝焊机、凸焊机以及闪光对焊机，后来点焊成为电阻焊最常用的方法，如今已广泛应用于汽车工业和对其它许多金属片的焊接上。1964年，Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。

（二）气焊

19世纪末，一种氧乙炔火焰的气焊在法国出现了。大约在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。实验证明焊炬发出的火焰炙热，大约在3100．C以上。后来焊炬成为了焊接切割钢时的重要工具。

早在英国的Edmund Davy发现当碳化物在水中分解时能产生一种可燃性气体之前就发现了乙炔气体。当乙炔燃烧时，其亮无比，这一点成为它的主要用途。然而，在传输使用乙炔时经常发生爆炸。人们发现丙酮能溶解大量乙炔，尤其是压力增加时。1896年，Le Chatelier 发明了一种安全的方法储存乙炔。那就是在圆瓶内使用丙酮和多孔石来储存乙炔。其他许多国家利用这项法国发明储存乙炔。但时有报道在传输过程中发生爆炸。瑞典人Gustaf Dahlen改变了渗透物的成分，成功做到了让乙炔100%安全。

（三）电弧焊 1810年，Humphrey Davy在电路的两极造了一个稳定的电弧---电弧焊的基础。在1881年的巴黎“首届世界电器展”上，俄罗斯人Nikolai Benardos展示了一种电弧焊的方法。他在碳极和工件间打出一个弧。填充金属棒或填充金属丝可以送进这个电弧并熔化。那时他是法国Cabot实验室的学生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年间在几个国家得到了专利权。该专利展示了早期电极夹，参见图2。到19世纪末和20世纪上半叶，碳弧焊越来越流行。Benardos, Nicolai Slavianoff的同胞进一步完善了这一焊接法。1890年，他用金属棒代替碳棒作为电极并获得专利。电极熔化，从而充当热源和填充金属。

但是，焊缝不能隔绝空气，质量问题也接踵而来。瑞典人Oscar Kjellberg在使用该方法修理船上的蒸汽锅炉时注意到焊接金属上到处都是气孔和小缝，这样的话根本不可能让焊缝防水。为了改善这种方法，他发明了涂层焊条，于1907年6月29日获得专利（瑞典专利号27152）。质量改善后，电焊技术得到突破，现在也能应用于工业。这家电焊公司（ESAB，瑞典语首字母缩略）作为一家轮船修理公司于1904年9月12日成立。此后，在20世纪30年代，又发明了不少新焊接法。直到那时，所有的金属电弧焊都是通过手工焊的方法完成的。人们不断尝试用连续丝让该工艺自动化。最成功的发明是埋弧焊，在这种焊接方法中，电弧埋在一层粒状熔剂里。

气体保护电弧焊早在1890年就由C.L.Coffin获得了专利。但在二战期间，航空业需要找到焊接镁和焊接铝的方法。1940年，在美国，用隋性气体保护电弧的实验开展得如火如荼。通过使用钨电极，不用熔化电极也可以打出电弧。这样的话，不管有没有填充金属都可以进行焊接。这种方法现在称为TIG焊接（钨极惰性气体保护电弧焊）。过些年以后，用连续放入金属丝作为电极的MIG焊接工艺（熔化极惰性气体保护电弧焊）出现了。起初，保护气体为隋性气体氦或氩。因为CO2更容易找到（活性气体保护电弧焊MAG）,Lyubavskii 和Novoshilov成功使用了它。他们使用“浸沾转移”法减少了由产生激烈的飞溅引起的一些问题。到那时为止，我们今天使用的大多数焊接工艺都已发明。接下来又出现了其他一些焊接法，诸如激光束焊和搅拌摩擦焊，两者都是由英国焊接学会发明的。

（四）焊接电源 19世纪末以前没有出现电焊的理由之一就是缺乏合适的电源。18世纪末期，意大利人Volta 和Galvani成功发现了电流。1831年, Michael Faraday创立了变压器和电机原理，这是对电源的重要发展。

首批焊接实验的开展是通过不同类型的方法来解决焊接电源的。1801年, Humphrey Davy先生在首批电弧实验中使用电池作为电源。Benardos在碳弧焊实验中使用一台22马力的蒸汽机驱动直流电机，用150个电池来发电。单是电池的总重量就达到2400kg。

1905年，德国AEG公司生产了焊接发电机。它由三相异步电动机驱动，其特性适合焊接，重1000kg, 电流250A。直流电直到20世纪20年代才适合用于电弧焊。焊接变压器很快变得受欢迎，因为它的价格较便宜，消耗能源相对较少。20世纪50年代末，固体焊接整流器问世。最初使用的是硒整流器，接着很快出现了硅整流器。此后，硅可控整流器的出现实现了电子控制焊接电流。这些整流器现在都普遍使用，尤其是用于大型焊接电源。焊接逆变器的出现是在电源上最引人注目的发展。伊萨首个逆变器模型造于1970年。但是逆变器在1977年以前没有普遍用于工业。1984年，伊萨推出140A“Caddy” 牌逆变器，重量只有8kg。

（五）先进的焊接工艺

等离子焊接出现时，实验证明它是更集中、更炙热的能源，利用它可以提高焊接速度，减少线能量。20世纪60年代出现的激光电子束焊接也与之有相似的好处。质量提高，容差减小，超过了以前可能达到的标准。对新材料和不同金属组合都能进行焊接。电子束狭窄，要求必需使用机械化设备。

从1964年起，机器人就已经用于电阻焊。大约10年后出现电弧焊机器人。电动机器人可以设计得非常精确，达到熔化极惰性气体保护电弧焊焊接的要求。最初，机器人内输入的焊接数据和手工焊使用的焊接数据是相同的。人们进行了许多尝试来提高熔化极惰性气体保护电弧焊工艺的生产力。加拿大人John Church使用了快速送丝速度和由4种成分组成的保护气体来做此尝试。工艺相似，仍然使用同样的焊接设备，但却有可能让焊接速度提高一倍。在同一熔池内使用两根 焊丝的焊接法——双丝焊或双芯焊，实验证明更富有成效。最新高效焊接法是混合焊——这种方法结合了两种不同的工艺。激光熔化极惰性气体保护电弧焊混合焊是最有发展前景的。这种焊接速度极快，熔深大。

机械化焊接打开了投入到新应用中去的大门。窄间隙焊既节省时间，又节省耗材，减少了热影响区焊接的变形。起初使用的是熔化极惰性气体保护电弧焊工艺，后来也使用埋弧焊和钨极惰性气体保护电弧焊。1980年前后，伊萨把重型埋弧焊、窄间隙焊设备运往了前苏联Volgadonsk。1992年，TWI获得搅拌摩擦焊专利权。这种焊接法对铝很适用。铝不用熔化就能接合并形成高质量接合点。该工艺不使用耗材，能源消耗少，它的另一个好处就是对环境影响小。此工艺非常简单有效，是20世纪最重要的焊接创新之一。

二、固态焊接技术

（一）发展背景

材料科学（materials science)是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学。

人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产 量的体积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展，使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

结构材料的发展，推动了功能材料的进步。20世纪初，开始对半导体材料进行研究。50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。

现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域——复合材料。复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体，可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。

（二）固态焊接技术的概念

固态焊接，顾名思义、简而言之即：非熔化焊接、非机械连接、非胶接连接。

随着科技的发展，新技术、新材料的不断涌现，新型金属材料、陶瓷材料、复合材料、有序金属间化合物和功能材料等需求的日益增长，在其构件的制造过程中，不可避免地存在着结构分离面和工艺分离面，故当它们作为结构材料应用时，会遇到大量同质材料、异质材料乃至多层材料的连接问题。

由于新材料所具有的优异特性或功能，以及在极限工作条件下对焊接接头的成份、组织、性能和可靠性寿命等提出的极为苛刻的要求，已经很难、甚至不可能采用传统的焊接技术作为它们的连接工艺。这样，就使得更多的人对固态焊接技术的产品，有了广泛的需求。固态焊接技术（包括摩擦焊接、扩散焊接、爆炸焊接、超声波焊接、热压焊接等）最重要的技术优势是在被焊接材料不熔化的条件下，通过加热、加压和塑性流变使接触界面高度激活、相互扩散和动态再结晶而形成连接，其接合区为锻造组织。因此，固态焊接这种特有的热力耦合作用过程对被焊接材料原有的组织结构、理化性能所造成的焊接损伤和破坏性影响最 小，连接接头的可靠性寿命最高，这些都是其它传统的熔化焊接、机械连接和胶接工艺所不能比拟的。

通过与材料技术、信息技术、计算机技术、机电一体化技术、过程仿真技术、无损检测技术的相互渗透融合，在先进材料、机电一体化及先进制造技术领域中，当前，固态焊接这一在国际、国内有着40余年历史，历经不断发展、不断成熟、日臻完美的传统技术正在以全新的面貌展示在人们面前。

（三）固态焊接技术的形式

固态焊接方法指两块被焊材料在固态下（无熔池）通过接触面上的扩散和再结晶过程达到牢固结合的一种方法。

焊接特点：固态焊接方法不发生原子熔化再形核，这样就可以避免一些相变的发生，减少焊接界面处一些化合物的形成，从而最大程度上增强了界面结合强度。

常见的固态焊接方法：电阻焊、超声波焊、摩擦焊、扩散焊、电磁焊等。

三、固态焊接技术的原理及特点

（一）电阻焊

电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。

图1 电阻焊原理图 1.点焊

点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。

点焊的工艺过程：

1、预压，保证工件接触良好。

2、通电，使焊接处形成熔核及塑性环。

3、断电锻压，使熔核在压力继续作用下冷却结晶，形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。

图2 点焊原理图

2.缝焊

缝焊的过程与点焊相似，只是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极，将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。

缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构，板厚一般在3mm以下。

图3 缝焊原理图

3.对焊

对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。(1)电阻对焊

电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。

(2)闪光对焊

闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

闪光焊的接头质量比电阻焊好，焊缝力学性能与母材相当，而且焊前不需要清理接头的预焊表面。闪光对焊常用于重要焊件的焊接。可焊同种金属，也可焊异种金属；可焊0.01mm的金属丝，也可焊20000mm的金属棒和型材。

电阻焊接的品质是由以下4个要素决定的：⒈电流；2.通电时间；3.加压力；4.电阻顶端直径。

图4 闪光对焊原理图

4.凸焊

凸焊是点焊的一种变型形式；在一个工件上有预制的凸点，凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。

图5 凸焊原理图

（二）超声波焊

金属材料的超声波焊接是利用超声频率（超过16KHz）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升。

焊接特点：接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接，因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。

超声波焊接金属方法主要使用点焊。点焊：A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。B、对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。

图6 超声波焊原理图

（三）摩擦焊

摩擦焊是在压力作用下，通过待焊工件的摩擦界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性流变，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法（见图3.1所示）。

摩擦焊通常由如下四个步骤构成：

1、机械能转化为热能；

2、材料塑性变形；

3、热塑性下的锻压力；

4、分子间扩散再结晶。

图7 摩擦焊

摩擦焊技术经过长年的发展，已经发展出很多种摩擦焊接的分类：包括惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊等，而以搅拌摩擦焊应用较广。1.搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊与常规摩擦焊一样，也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于，搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图3.2所示。在焊接过程中，工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。

图8 搅拌摩擦焊

（四）扩散焊

扩散焊是将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。

焊接特点：影响扩散焊过程和接头质量的主要因素是温度压力扩散时间和表面粗糙度。在一定范围内焊接温度越高,原子扩散越快焊接温度一般为材料熔点的0.5～0.8倍，一般在0.7倍的时候效果最好。根据材料类型和对接头质量的要求，扩散焊可在真空、保护气体或溶剂下进行，其中以真空扩散焊应用最广，这是因为在真空状态下，焊接过程中焊接界面的气体会被吸到真空中。

为了加速焊接过程、降低对焊接表面粗糙度的要求或防止接头中出现有害的组织，常在焊接表面间添加特定成分的中间夹层材料,其厚度在0.01毫米左右。扩散焊可与其他热加工工艺联合形成组合工艺，如热耗-扩散焊、粉末烧结-扩散焊和超塑性成形-扩散焊等。

这些组合工艺不但能大大提高生产率，而且能解决单个工艺所不能解决的问题。如超音速飞机上各种钛合金构件就是应用超塑性成形-扩散焊制成的扩散焊的接头性能可与母材相同，特别适合于焊接异种金属材料、石墨和陶瓷等非金属 材料、弥散强化的高温合金、金属基复合材料和多孔性烧结材料等。

图9 扩散焊原理图

（五）电磁焊

电磁焊是利用由线圈感应产生的脉冲电磁压力进行焊接的。当高压充电电源给脉冲储能电容器充电后，接通高压间隙放电开关，则电容向线圈快速放电，产生一瞬时、高压的电磁力，该力迫使焊件高速撞击另一个焊件，当条件（如压力或速度）满足时，则可使两焊件焊在一起（如图5.1所示）。

图10 电磁焊

焊接特点：（1）焊接过程很短，瞬间（30～100 us）即可完成，且无污染；（2）可焊接异种金属，即使两金属的晶体结构和性能差别很大；（3）可使金属材料和 非金属材料进行连接或焊接；（4）一般可在常温（即冷态）下进行，且焊接过程无显明的温升，故可保持材料的原有性能；（5）比爆炸焊安全，且简单易行；（6）能量易精确控制，重复性好，故容易实现机械化和自动化；（7）兼有电磁成形和爆炸焊的一些特点。

工艺流程：待焊面的表面处理（物理的或化学的）→焊接→后序处理，如热处理、性能及质量检查等。该工艺的要求：（1）待焊表面应认真清理，使其干净和无污染；（2）材料应具有良好的导电性和耐冲击性能；（3）为了有利于射流的形成，应有初始接触角存在；（4）表面处理后应立即进行焊接，否则会因处理过的表面上重新形成吸附层和氧化层，而增加焊接难度，甚至无法焊接。

四、固态焊接方法的应用

（一）惯性摩擦焊的应用

惯性摩擦焊作为一种先进的焊接工艺，已成为先进航空发动机的压气机转子及涡轮部件的主要焊接工艺。

为了降低成本，减轻重量，先进航空发动机的压气机转子已基本采用焊接连接代替螺栓连接。这是因为采用焊接结构后，省去了大量的盘与盘之间的连接紧固件，并且减少了转子在螺栓孔处的截面尺寸。同时，采用焊接连接后，还可以消除应力集中的螺栓孔，提高转子的刚性，改进转子的平衡性，提高发动机的工作稳定性。

目前，惯性摩擦焊与电子束焊均被应用于转子的焊接，但惯性摩擦焊更具有优势。因为惯性摩擦焊属于固态焊接过程，焊缝及热影响区组织好，可焊接异种金属，焊接过程中不易造成漏焊，缺陷极少（6σ以上的质量水平）。但惯性摩擦焊设备的一次性投入较高。

惯性摩擦焊自出现之后就在各大航空发动机公司得到广泛应用。GE公司在20世纪60年代中期开始研发惯性摩擦焊技术，并使其应用于旋转件的焊接；在60年代后期，惯性摩擦焊就得到了批产。GE公司的航空发动机重要转动件几乎全部都采用惯性摩擦焊焊接。如GE公司为波音787开发的新一代发动机GEnx，其高压压气机转子采用惯性摩擦焊焊接。又如由GE与P&W联合开发的发动机GP7200，用于世界上最大的飞机A380，其高压压气机转子也采用惯性摩擦焊焊 接。同样，GE90的高压压气机转子也采用了惯性摩擦焊焊接。惯性摩擦焊的应用使GE公司获得了巨大的经济效益。例如，CF6发动机的3~9级压气机转子，原为整体锻件，重413kg，改为2个锻件经惯性摩擦焊连接后，重量降至300kg。GE90的风扇盘在最初设计时为Ti17的整体锻件，后也改为由3个Ti17锻件经惯性摩擦焊连接，大大降低了制造成本。另外，GE与SNECMA共同开发的CFM56发动机的1~2级压气机盘和4~9级压气机盘的连接、低压涡轮轴与盘的连接都采用了惯性摩擦焊。

P&W公司同时采用惯性摩擦焊和电子束焊，电子束焊用于一般转动件，惯性摩擦焊用于工作温度高、转速快、受力大的重要转动件。

R·R公司则在60年代后期开始研究惯性摩擦焊，但在Trent系列发动机中一直采用电子束进行焊接。随着高温合金向更高耐温能力的方向发展，采用电子束焊接已越来越困难。近几年，惯性摩擦焊在R·R公司得到了快速发展，并逐渐成为Trent后续衍生机型盘轴的主要焊接方法。R·R公司现已装备了2000t的惯性摩擦焊设备，用于焊接高压压气机鼓筒。随着压气机压比及出口温度的进一步增加，压气机后几级需要采用耐温能力更高的材料，如粉末合金。惯性摩擦焊同样可以用于这类新材料的焊接，R·R公司研制的Trent1000发动机的涡轮后短轴（Inco718合金）和粉末合金涡轮盘（RR1000粉末合金）就采用了惯性摩擦焊。同时，R·R公司已将Inco718与U720Li，Inco718与粉末合金等异种材料的惯性摩擦焊工艺列入了相应的材料工艺标准中。

（二）线性摩擦焊的应用

近年来，关于线性摩擦焊的研究较多，开展了复杂型面的焊接、铸件与锻件的焊接、涡轮单晶或定向合金叶片的焊接等。但迄今为止，线性摩擦焊在航空发动机上最主要的应用是整体叶盘的焊接。

整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与技术跨越的核心部件，也是高效、低油耗航空发动机所要采用的关键结构。在大型客机、大型运输机发动机中的风扇、压气机部位使用整体叶盘，可以达到减重、增效、简化零件结构和提高可靠性的目的。对于空心风扇叶片与风扇盘的连接，为了进一步减轻重量，也可以采用线性摩擦焊制备成整体叶盘；对军用航空发动机来说，尤为适用，并且线性摩擦焊是空心叶片与盘连接的唯一可行的方法。

与传统的叶盘分离结构相比，整体叶盘有两大优势。一是在结构上，整体叶盘由于省去了榫槽，减轻了重量，并可进一步缩小壁厚，重量减轻达50%，大大提高了燃油效率。二是叶盘分离结构中的榫槽在服役过程中易磨蚀，采用整体叶盘可以避免榫槽磨蚀和修复的问题。

整体叶盘的制备方法包括机械加工方法和线性摩擦焊方法。采用机械加工制备整体叶盘是将锻件直接进行机械加工而成；采用线性摩擦焊方法是将单个的叶片逐个焊接到轮盘上，虽然焊接后也需要机械加工，但与机械加工制备整体叶盘相比，加工余量要少得多。具体采用哪种方法制备整体叶盘还要从成本上考虑，机械加工的成本主要取决于去除的材料量，线性摩擦焊制备整体叶盘的成本主要取决于叶片的数量，因此，最适合用线性摩擦焊制备的整体叶盘应具有相对少的叶片数量，并且叶片之间的材料去除量大。一般来说，当整体叶盘的叶片尺寸超过100mm以上时，较适宜采用线性摩擦焊方法制备。

GEnx发动机高压压气机前两级采用了线性摩擦焊制备的整体叶盘结构，CF34的后继机型（NG34）的风扇也准备采用线性摩擦焊制备整体叶盘。R·R公司采用线性摩擦焊制备了EJ200及联合攻击机JSF发动机的整体叶盘。

线性摩擦焊也可应用于整体叶盘的修复。整体叶盘在服役过程中，可能受到高温高速气流的冲蚀，及可能的外物撞击，叶片不可避免地出现点坑、裂纹、叶片掉角、叶片卷边甚至断裂等损伤。由于整体叶盘是一体式结构，损伤叶片的更换非常困难，而如果更换整个整体叶盘则面临高昂的费用和生产周期。整体叶盘的修复技术已成为制约整体叶盘应用的关键。线性摩擦焊作为整体叶盘单个叶片的修理工艺，于20世纪80年代中期开发，作为一种重要的修复技术，可以替换损伤的单个叶片，是一种方便且实用的修复方法。R·R公司采用线性摩擦焊技术开展了整体叶盘的修复研究，并申请了线性摩擦焊修复整体叶盘的专利。

（三）扩散焊的应用

在航空发动机中，扩散焊最成功的应用是与超塑成形Superplastic Forming结合使用，制备钛合金空心风扇叶片。由于钛合金的扩散焊与超塑成型的温度在同一温度区间，风扇叶片复杂的几何形状及内部结构可以在一个制造过程中完成。

大型宽弦风扇叶片是先进航空发动机典型部件之一。R·R公司采用SPF/DW 方法制造钛合金宽弦空心风扇叶片已有20年的历史，将其用于Trent系列及RB211发动机。采用SPF/DW方法制造钛合金空心风扇叶片后，与实心风扇叶片相比，每台份发动机可减重约50kg，并且还可以进一步减轻包容机匣及风扇盘的重量。P&W公司由于在F119发动机中成功采用扩散焊制备空心风扇叶片，以及采用线性摩擦焊制备整体叶盘，被美国焊接学会授予杰出开发奖Outstanding Development in Welded Fabrication Award）。目前，我国已能生产4层钛合金超塑成型/扩散连接风扇导流叶片，并具备了研制大型宽弦风扇叶片的基础和能力。

五、固态焊接技术的发展趋势

随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项生产尺寸精确的产品的生产手段。因此，保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生产率已成为焊接生产发展的急待解决的问题。下面举例重点说明一下。

在机械制造业中不少过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，这大大简化了生产工艺，降低了成本。许多尖端技术如宇航、核动力等如果不采用焊接结构，实际上是不可能实现的。焊接在整个工业中的地位还可以从这样一个事实来判断，即世界主要工业国家每年生产的焊接结构约占钢产量的45%左右，焊接结构之所以有如此迅速的发展是因为它具有一系列优点。下面举例说明一下：

（一）与铆接相比

它可以节省大量金属材料，大约可减轻15-20%的金属材料，因为它不需要辅助材料，比如角钢、平板，更不需要铆钉，而且柳接件经过很长时间以后有可以会松动，影响质量，但焊接绝是不可能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结核，所以能够充分的解决一切问题。其次焊接结构生产不需打孔，划线的工作量也比较少，因此比较省工、省时间，工作效率当然就要高多了。

（二）与铸件相比

焊接结构生产不需要制作木模和砂型，也不需要专门熔炼，浇铸，工序简单，生产周期短。这一点对于单件和小批量生产特别明显，换句话说，和铸件相比就是特别的节省时间也就是工作效率高，其次，焊接结构比铸件节省材料，一般情况下，它比铸钢轻20-30%以上，比铸铁件轻50-60%，这主要是因为焊接结构的 截面可以按设计的需要来选取，不必象铸件那样因工艺的限制而加大尺寸。因为液体要想让它流动的好充分到位，就必须要有较大的空间，这势必会用到更多的金属材料。

现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导，众所周知受材料，信息学科新技术的影响，不仅导致了数十种焊接新工艺的问世，而且也使得焊接工艺操作正经历着手工焊到自动焊，自动化，智能化的过渡，这已成为公认的发展趋势。

在今天焊接作为一种传统技术又面临着21世纪的挑战。一方面，材料作为21世纪的支柱已显示出几个方面的变化趋势，即从黑色金属向有色金属变化；从金属材料向非金属材料变化，从结构材料向功能材料变化，从多维材料向低维材料变化；从单一材料向复合材料变化，新材料连接必然要对焊接技术提出更高的要求。另一方面，先进制造技术的蓬勃发展，正从住处化，集成化，等几个方面对焊接技术的发展提出了越来越高的要求。突出“高”“新”以此来迎接21世纪新技术的挑战。

20世纪中期焊接方法也有了突飞猛进的发展，随着科技的进一步发展，出现了新的高精密度热源电子束，等离子束、激光束等，使其精密度，温度都大大的高出了电弧焊。真空电子束焊可以一次焊接透200mm的金属，激光焊具有可以在大气中进行焊接的优点，由于聚焦后的光斑只有0.2-2mm，由于焊缝小，当然变形也就小多了，接头质量高。比如在航空发动机、汽车车身等重要领域立刻创造出了明显经济和社会效益，完全等合段抟高效，低耗、清洁、灵活生产的技术发展方向。

新材料的出现对焊接技术提出了新的课题，成为焊接技术发展的重要推动力，许多新材料，如耐热合金，钛合金，陶瓷等的连接都提出了新的课题。特别是异种材料之间的连接，采用通常的焊接方法，已经无法完成，固态连接的优越性日益显现，扩散焊与磨擦焊已成为焊接界的热点，比如金属与陶瓷已经能够进行扩散连接这在以前是不可想象的，所以固态连接是21世纪将有重大发展的连接技术。

通过前面的介绍我们已经知道焊接现在已从简单的构件连接方法和毛坏制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段。因此，保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生产率已成为焊接生产发展亟待解决的问题。使得实现对焊接过程的自动控制、焊接工艺制造的自动化的需求越来越迫切。另外，计算机技术、控制理论、人工智能、电子技术及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中，取得了很多成果，焊接过程自动化已成为焊接技术的生长点之一。从焊接技术发展来看，焊接自动化、机器人化以及智能化已成为趋势。

经过总结焊工的智能经验并把它们运用到现在很先进的高科技中，能够快速、灵活、安全的实现自动化焊接，现在在发达国家焊接自动化控制已经获得了满意的效果，对于宏观焊接质量（如熔透控制，接头尺寸等）的控制已取得了较大的进展，对于微观焊接质量（焊缝的金相组织及机械性能）的控制也已经起步。焊接过程正由宏观向微观、由简单控制向系统的智能控制发展。

六、参考文献

1.电弧焊及电渣焊：姜焕中主编，机械工业出版社，1988 2.焊接与连接工程学导论：何德孚主编，上海交通大学出版社，1998 3.现代焊接方法与设备：吴志强主编，机械工程师进修大学出版社，1989 4.焊接工艺人员手册：俞尚知主编，上海科学技术出版社，1991 5.焊接方法与设备：雷世明主编，机械工业出版社，1999 6.气体保护焊工艺和设备：王震征等主编，西北工业大学出版社，1991 7.焊接自动化基础：卢本等编，华中工学院出版社，1985 8.电弧焊：周玉生主编，机械工业出版社，1994 9.实用焊接手册：北京市技术协作委员会编，水利电力出版社，1985

第二篇：焊接技术

焊接：指通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。通过焊接材料不仅建立了永久联系，并且在微观上建立了组织之间的内在联系。

熔焊：焊接过程中将焊件街头加热至熔化状态不加压完成焊接的方法。压焊：是在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），完成焊接的方法。有两种形式：一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定压力，使金属原子间互相结合形成牢固的焊接接头。二是不加热，仅在被焊金属的接触面上施加足够的压力，借助压力所引起的塑性变形，使原子间相互接近而获得牢固的挤压接头，分为冷压焊，爆炸焊。

钎焊：是采用比母材熔点低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用表面张力的吸附作用，填充接头间隙并与母材相互扩散形成一个接头。有烙铁钎焊，火焰焊。

焊条：是涂有药皮的供焊条电弧焊用的焊接材料，由焊芯和药皮组成。焊芯作用：传到焊接电流产生电弧，把电能转换成热能；焊芯本身熔化做填充金属与熔化母材金属熔合形成焊缝。

药皮作用：机械保护作用；冶金处理渗合作用；改善焊接工艺性能。按熔渣特性分类：

酸性焊条：熔渣以酸性氧化物为主。优点是工艺性能好，容易引弧，电弧稳定，飞溅小，脱渣性好，焊缝形成美观，对过年关键的锈油灯污物不敏感，焊接时产生的有害气体少，可交直流两用，适合全位置焊接。缺点：焊缝的金属力学性能和抗裂纹性能差。

碱性焊条：熔渣以碱性氧化物和氟化物为主。优点是脱氧，脱硫，脱磷，脱氢能力强，故力学性能和抗裂性能比酸性焊条好。焊缝中含氢量低，故也称低氢韩型焊条。适用于合金钢和重要碳钢结构焊接。缺点是工艺性能差，对油锈及水灯敏感，容易产生气孔。碱性焊条350-400℃烘干一小时。焊条电弧焊：是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，是熔化焊最基本的一种焊接方法。

原理：焊接时将焊条与焊件之间接触短路引燃电弧，电弧的高温将焊条与焊件局部熔化，熔化了的焊芯以容滴的形式督导局部熔化的焊件表面，熔合一起形成熔池。药皮熔化过程中产生的气体和液态熔渣不仅起着保护液体金属的作用，而且熔化了的焊芯、焊件发生一系列冶金反应，保证了形成焊缝的性能。

特点：工艺灵活，适应性强；应用广泛、质量易于控制；设备简单、成本低廉。

弧焊电源外特性有：下降；平；上升。焊条电弧焊采用陡降外特性电源原因：焊接回路中，弧焊电源与电弧构成供电用电系统。为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交。因为在焦点，电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。由于焊条电弧焊电弧静特性曲线的工作段在平特区，所以只有下降外特性曲线才有与其焦点。当弧长变化相同时，陡降外特性曲线引起的电流偏差小于缓降外特性引起的电流偏差，有利于焊接参数稳定。

焊接工艺参数：是指焊接时为保证焊接质量而选定的物理量，主要有：焊条直径、焊接电源、电弧电压、焊接速度、焊接层数。

一、焊接直径：

1、焊件的厚度：厚度大的焊件选用直径大的焊条。反之。

2、焊缝位置：厚度相同条件下，平焊缝焊条直径比其他大一些，最大不超过5mm，仰焊、横焊最大直径不超过4mm，这可造成较小熔池，减少熔化金属下淌。

3、焊接层次：多层时，第一层焊道采用直径较小的焊条焊接，以后各层可根据焊件厚度选用较大直径焊条。

4、接头形式：搭接接头、T形头不存在焊透问题，选用较大焊条直径提高生产率。

二、焊接电流：是焊条电弧焊最重要工艺参数。决定电流强度因素：焊条直径、焊缝位置、焊条类型、焊接层次。

1、焊条直径：Ib=（35~55）dIb焊接电流A；d 焊条直径，mm。

2、焊缝位置：平焊缝用较大电流。立焊横焊焊接电流比平焊小10%-15%，仰焊比平焊小15-20%。

3、焊条类型：碱性焊条比酸性焊条小10-15%，否则容易产生气孔。不锈钢焊条比碳钢小15-20%

4、焊接层次：焊接打底层，特别单面焊双面行程是，为保证质量常用较小电流；填充层为提高效率，保证熔合良好，使用较大电流；盖面层时，为防止咬边和保证焊缝形成，使用电流比填充层稍小。

判断选择电流是否合适：

看飞溅：电流过大可见较大颗粒铁水向熔池飞溅，爆裂声大；电流过小，熔渣铁水不易分清。看焊缝形成：电流过大焊缝厚度大、焊缝余高低、两侧易产生咬边；电流过小，焊缝窄而高、焊缝厚度小、两侧与母材金属熔合不好；电流适中焊缝两侧与母材熔合好，呈圆滑过渡。看焊条熔化状态：电流过大，焊条熔化大半根时，其余部分均发红；电流过小，电弧燃烧不稳定，易粘在焊件上。

三、电弧电压

焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定，电弧长，电弧电压高；反之。

四、焊接层数：打底3.2 其他4

气焊与气割：是利用气体火焰作为热源，进行金属材料的焊接或切割的加工工艺方法。

气割采用氧气与乙炔燃烧产生的气体火焰——氧-乙炔焰。

混合比例不同分为：碳化、中性、氧化焰氧乙比例：~1.1~1.2~

最红碳化焰，最短氧化焰，中性焰用于低碳钢，合金钢，紫铜。

气焊：利用气体火焰作为热源的一种熔焊方法。常用氧乙炔焊。

原理：先将焊件的焊接处金属加热到熔化状态形成熔池，并不断熔化焊丝向熔池中填充，随着焊接过程进行，熔化尽速冷却形成焊缝。

特点：设备简单、操作方便、成本低、适应性强。

缺点：火焰温度低、加热分散、热影响区宽、罕见变形大和过热严重。用于：焊接薄板、小直径薄壁管、铸铁、有色金属、低熔点金属及硬质合金。

气焊设备工具：氧气瓶（40L,150at，15MPa，蓝色），乙炔瓶（白色），液态石油气瓶、减压器、焊炬。

气焊工艺参数：焊丝型号、牌号及直径、气焊熔剂、火焰性质及能率、焊炬的倾斜角度、接头形式。火焰性质及能率：

性质：中性焰用于一般低碳钢和要求焊接过程对熔化金属不渗碳的金属材料；碳化焰只使用含碳高的高碳钢、铸铁、音质合金及高速钢；氧化焰很少使用，黄铜。能率：根据每小时可燃气体（乙炔）的消耗量决定（L/h），尽量选取较大能率调高生产率。焊炬倾斜角度：主要取决于焊件厚度和木材的熔点及导热性。焊件越厚、导热性及熔点越高，采用倾斜角打，可使火焰热量集中；反之。

气割：利用气体火焰能量将金属分离的一种加工方法，是生产中刚才分离重要手段。

原理：利用气体火焰（中性焰）热能，将工件切割出预热到燃烧温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。预热-燃烧-吹渣。本质是燃烧，不是熔化。条件：（低碳钢）金属在氧气中燃点低于熔点；气割时形成氧化物的熔点低于金属本身的熔点；金属燃烧应该是放热反应，且金属导热性小；金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性杂志要少。

气割工艺参数：

1、气割氧压力：割件越厚，要求氧压力越大。过大浪费，而且割口粗糙，割缝大。过小不能吹除熔渣，割缝背部很难清除的挂渣，甚至割不透。

2、气割速度，越厚越慢。速度太慢割缝边缘熔化；太快，产生很大后拖量或割不穿。

3、预热火焰能率：根据割件厚度选择，越厚越大。过大会使割缝产生连续朱状钢粒，甚至熔化成圆角，割件背面粘渣增多。能率过小，速度变慢，甚至气割过程困难。

4、割嘴与割件的倾斜角：割嘴与割件倾斜角直接影响气割速度和后拖量。

5、割嘴离工件表面距离：根据预热火焰长度和割件厚度决定，一般3-5mm。割件厚度小于20mm火焰可长些，距离可适当加大；厚度大于等于20mm，反之。

焊接缺陷：是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其他不健全的缺陷，特质那些不符合设计或工艺要求，或具体焊接产品使用性能要求的焊接缺陷。

根据位置不同分为：外部缺陷、内部缺陷。

根据产生原因分为：构造缺陷、工艺缺陷、冶金缺陷。

热裂纹：结晶裂纹和液化裂纹。特征：产生的温度和时间，一般产生子啊焊缝的结晶过程中，在焊缝金属凝固后的冷却过程中还可能继续发展。产生部位，绝大多数产生在焊缝金属中，有纵向，横向，发生在弧坑中的往往呈星状。外观特征，锯齿状，氧化色。金相结构上的特征，都发生在晶界上。

产生原因：

1、晶间存在液态薄膜，杂志或FeS-Fe形成低熔点共晶物（998℃）在寒风金属降温时积聚在晶界形成液态薄膜。

2、节投中存在拉应力，焊缝金属结晶过程中产生拉应力。冷裂纹：是焊接接头冷却到较低温度下产生的裂纹。

特征：产生的温度和时间，约200-300℃一下，可能焊接后立即出现，也可能延迟几小时，几周甚至更长的时间后产生，故又称延迟裂纹。产生部位，大多产生在母材或母材与焊缝交界的熔合线上。外观特征，多数是纵向裂纹，也可能有横向裂纹，在接头金属表面的冷裂纹断面上没有明显氧化色，所以裂口发亮。金相结构上的特征，一般为穿晶裂纹，少数情况下可能沿晶界发展。

咬边：焊接过程中沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边。

危害：使母材金属的有效截面减小，减弱了焊接接头的强度，同事咬边处容易引起应力集中，承载后有可能在咬边处产生裂纹甚至引起结构破坏。原因：操作工艺不当、操作规范选择不正确，茹焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当。

防治措施：正确选择焊接电源、电压和焊接速度，掌握正确的焊条角度和电弧长度。

未融合：是指焊接时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。

防止气孔产生：

1、清除焊丝、工件破口及其附近表面油污，铁锈，水分和杂物。

2、践行焊条对H2，CO敏感，在使用践行焊条要彻底烘干，直流犯戒是氢气孔最少。

3、焊前预热，减缓冷却速度。

4、电流不宜过大，焊接速度不宜过快。

碱性焊条对气孔敏感原因：碱性熔渣中FeO活度比较大，熔渣中FeO稍有增加，寒风中的FeO就明显增多。此外碱性焊条对水分也很敏感，因为这类焊条熔池脱氧比较完全，不具有CO气泡沸腾而排除氢气的能力，荣池中一旦溶解了氢就很难排除。

第三篇：焊接技术

焊接技术

焊接和元器件装配是电子、电气产品生产中的重要技术和工艺。它在电子、电气产品生产中应用十分广泛。焊接和装配质量的好坏，直接影响产品质量。作为在生产一线从事电气技术的工程技术人员，不但要掌握焊接和装配工艺的基本知识．更需要有熟练的焊接和装配的操作技能。

一、电烙铁

1电烙铁的种类

(1)外热式电烙铁

它由烙铁头、烙铁心、外壳、木柄、电源引线、插头等部分组成。这种电烙铁的烙铁头安装在烙铁心内．故称为外热式电烙铁。烙铁的温度与烙铁头的体积、形状、长短等均有一定关系。若烙铁头的体积较大．保持温度的时间就较长。

(2)内热式电烙铁

它是由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁心、烙铁头组成。因它的烙铁心安装在烙铁头内，故称为内热式电烙铁。这种烙铁有发热快、热利用率高等优点。内热式电烙铁常用规格为20W、50W等几种。

(3)其他电烙铁

①恒温电烙铁。在焊接温度不宜过高、焊接时间不宜过长的元器件时，应选用恒温电烙铁，但它价格较高。

②吸锡电烙铁。吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶于一体的拆焊工具，它具有使用方便、灵活、适用范围宽等特点。不足之处是每次只能对一个焊点进行拆焊。

2．电烙铁的使用方法

(1)电烙铁的握法

为了使焊接牢靠．又不会烫伤被焊的元器件及导线，根据被焊件的位置和大小及电烙铁的类型、功率大小，适当选择电烙铁的握法很重要。电烙铁的握法分为三种

①反握法。是用五指把电烙铁的手柄握在掌内，此法适用于大功率电烙铁，焊接散热量较大的被焊件。

②正握法。此法适用于较大的电烙铁。弯形烙铁头的一般也用此法。3握笔法。用握笔的方法握电烙铁，此法适用于小功率电烙铁，焊接散热量○

小的被焊件，如焊接收音机、电视机的印制电路板及其维修等。

(2)电烙铁使用前的处理

一把新的电烙铁必须先处理，后使用。即在使用前先通电．给烙铁头“上锡”。具体方法是，首先用锉刀把烙铁头按需要锉成一定的形状。然后接上电源，当烙铁头温度升到能熔锡时，将烙铁头在松香上沾涂一下，等松香冒烟后再沾涂一层焊锡，如此反复进行二至三次，使烙铁头的表面全部挂上一层锡便可使用了。

(3)烙铁头长度的调整

电烙铁的功率选定后，已基本能满足焊接温度的要求。工作中还可通过调整烙铁头的长度来调整烙铁头的温度，烙铁头往前调整温度降低，向后调整则温度升高。

(4)烙铁头的选择

烙铁头有直头和弯头两种。当采用握笔法时，直头的电烙铁使用起来较灵活，适合元器件较多的电路中进行焊接。弯头电烙铁用正握法较合适，多用于线路板垂直于桌面情况下的焊接。

(5)其他使用注意事项

①电烙铁不宜长时间通电而不使用，这样容易使烙铁心加速氧化而烧断．缩短使用寿命，同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化，甚至被“烧死’’不再“吃锡’’。

②电烙铁在焊接时，最好选用松香焊剂，以保护烙铁头不被腐蚀。氧化锌和酸性焊剂对烙铁头腐蚀性较大，使烙铁头寿命缩短，故不宜采用。

二、焊料、焊剂

1．焊料

(1)焊料的种类

焊料是指易熔的金属及其合金。它的作用是将被焊物连接在一起。焊料的熔点比被焊物熔点低。且易于与被焊物连为一体。

焊料按其组成成分．可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料。按照使用环境

温度不同可分为高温焊料和低温焊料。锡铅焊料中，根据熔点不同分为硬焊料和软焊料；熔点在450"C以下的称为软焊料，熔点在450'C以上的称为硬焊料。抗氧化焊料是在锡铅焊料中加入少量的活性金属，在形成液体焊料进行自动化生产线上进行波峰焊时使用，防止焊料暴露在大气中形成氧化层从而防止虚焊，提高焊接质量。

(2)电子产品焊料的选用

焊料的选用，直接影响焊接质量。应根据被焊物的不同，选用不同焊料。在电子线路装配中，一般选用锡铅焊料，这种焊料俗称焊锡，它有以下优点： ①熔点低.它在180℃时便可熔化,使用25W外热式或20W内热式的电烙铁便

2具有一定机械强度。③具有良好导电性。④抗腐蚀性能好。可进行焊接。○

⑤对元器件引线及其他导线附着力强，不易脱落。

2助焊剂

(1)助焊剂的作用

在进行焊接时，为使被焊物与焊料焊接牢靠，要求金属表面无氧化物和杂质，以保证焊锡与被焊物的金属表面固体结晶组织之间发生合金反应。因此焊接开始前，必须采取有效措施除去氧化物和杂质。常用的方法有机械法和化学法。机械法是用砂纸或刀子将其清除。化学法是用助焊剂清除。用助焊剂清除具有不损坏被焊物和效率高的特点，因此焊接时一般都采用此法。

(2)助焊剂的种类

①无机助焊剂系列。其最大优点是助焊作用好，缺点是具有强烈的腐蚀性。②有机系列助焊剂。其优点是助焊性能好，不足之处是有一定的腐蚀性。③树脂活性系列助焊剂。这一类型助焊剂中，最常用的是在松香焊剂中加入活性剂。松香是从各种松树分泌出来的汁液中提取的，通过蒸馏法加工成固态松香。松香是一种天然产物，它的成分与产地有关。松香酒精焊剂是用无水酒精溶解松香配制而成的。一般松香占23％～30％。这种助焊剂的优点是无腐蚀性、高绝缘性能、长期的稳定性及耐湿性，焊接后易于清洗，并能形成薄膜层覆盖焊点，使焊点不被氧化腐蚀。电子线路的焊接通常采用松香或松香酒精焊剂。

三、焊接工艺。

装接电路的主要工作是在电路板上焊接电子元器件，焊接质量的好坏直接影响着电路的性能，因此，掌握焊接工艺对于保证焊接质量，具有重要意义。

1．对焊点的基本要求

(1)焊点要有足够的机械强度。

(2)焊接可靠，具有良好的导电性。

(3)焊点表面要光滑、清洁。

2．焊前准备

(1)工具。电烙铁、镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、焊料、焊剂等

(2)元器件引线的处理。焊前要将被焊元器件引线刮净，最好先挂锡再焊。

(3)绝缘导线端头加工。①按所需长度截断导线。②按导线莲接方式(搭焊、钩焊、绕焊连接)决定剥头长度并剥头。③多般导线捻头处理，然后上锡。

3．焊接要领

(1)扶稳不晃，上锡适量。

(2)掌握好焊接温度和时间。

4．焊接顺序

元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其他元器件为先小后大。

四、焊接质量的检查

焊接是把组成整机产品的各种元器件可靠地连接在一起的主要方法．它的质量与整机产品质量紧密相关。每个焊点的质量，都影响着整机的稳定性，使用的可靠性及电气性能。

1．目视检查

日视检查就是从外观上检查焊接质量是否合格．也就是从外观上评价焊点有何缺陷。目视检查的主要内容有：

(1)是否有漏焊．即应焊的焊点是否没有焊上；

(2)焊点的光泽好否；

(3)焊点的焊料是否足够；

(4)焊点周围是否残留焊剂；

(5)有无连焊、桥接，即焊接时把不应连接的焊点或铜锖导线连接接在一起。

2．手触检查

手触检查主要是指用手指触摸元器件时，有无松动和焊接不牢的现象。用镊子夹住元器件引线轻轻拉动，看有无松动现象。摇动焊点时．看上面的焊锡是否有脱落现象。

第四篇：焊接技术

1、什么叫条件？它有哪些内容？

答：焊接时周围的条件，包括：母材材质、板厚、坡口形状、接头形式、拘束状态、环境温度及湿度、清洁度以及根据上述诸因素而确定的焊丝（或焊条）种类及直径、焊接电流、电压、焊接速度、焊接顺序、熔敷方法、运枪（或运条）方法等。

2.什么叫焊接接头？基本形式有几种？

答：用焊接方法连接的接头。焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分。接头基本形式有：对接、角接、搭接和T型接等。

3.什么叫熔深？

答：在焊接接头横截面上，母材熔化的深度。

4.什么叫焊接位置？有几种形式？

答：熔焊时，焊件接缝所处的空间位置。有平焊、立焊、横焊和仰焊等形式。

5.什么叫向下立焊和向上立焊？

答：〈1〉立焊时，电弧自上向下进行的焊接—叫向下立焊。如：纤维素焊条向下立焊；CO2向下立焊等。

〈2〉立焊时，电弧自下向上进行的焊接—叫向上立焊。

6.什么叫焊接结构？

答：用焊接方法连接的钢结构称为焊接结构。

7.为什么对焊件要开坡口？

答：坡口--根据设计或工艺要求，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状，经装配后形成的沟槽。为了将焊件截面熔透并减少熔合比；常用的坡口形式有：I、V、Y、X、U、K、J型等。

8.为什么对某些材料焊前要预热？

答：为了减缓焊件焊后的冷却速度，防止产生冷裂纹。

9.为什么对某些焊接构件焊后要热处理？

答：为了消除焊接残余应力和改善焊接接头的组织和性能。

10.为什么焊前要制订焊接工艺规程？

答：保证焊接质量依靠五大控制环节：人、机、料、法、环。

人—焊工的操作技能和经验

机—焊接设备的高性能和稳定性

料—焊接材料的高质量

法—正确的焊接工艺规程及标准化作业

环—良好的焊接作业环境

焊前依据焊接试验和焊接工艺评定，制订的焊接工艺规程是“法规”，是保证焊接质量的重要因素。

11.为什么焊前要对母材表面处理加工？

答：焊件坡口及表面如果有油（油漆）、水、锈等杂质，熔入焊缝中会产生气孔、夹杂、夹渣、裂纹等缺陷，给焊接接头带来危害和隐患。

12.什么叫焊丝的熔化系数？

答：焊丝的熔化系数是指单位时间内通过单位电流时焊丝的熔化量。(g/Ah)

焊丝越细，其熔化系数越大，既效率越高。

13.什么叫焊接工艺参数？

答：焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称。

14.什么叫焊接电流？

答：焊接时，流经焊接回路的电流，一般用安培（A）表示。

15.什么叫电弧电压？

答：电弧两端（两电极）之间的电压降，一般用伏特（V）表示。

16.什么叫焊接速度？

答：单位时间内完成焊缝的长度，一般用厘米/分钟（cm/min）表示。

17.什么叫干伸长度？

答：焊接时，焊丝端头距导电嘴端部的距离。

18.什么叫焊接线能量？

答：熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量，亦称“热输入”。一般用焦耳/厘米（J/cm）表示。

19.什么叫焊缝金属的熔合比？

答：熔焊时，被熔化的母材部分在焊缝金属中所占的比例。

20.什么叫焊缝形状系数？

答：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度与焊缝厚度的比值。

21.什么叫左向焊法？

答：熔焊时，焊枪由焊件接缝的右端向左端移动的焊法。气体保护效果好，焊缝成型美观。CO2、TIG焊接均用左向焊法；MIG焊铝必须用左向焊法。

22.什么叫右向焊法？

答：熔焊时，焊枪由焊件接缝的左端向右端移动的焊法。

23.为什么说焊接接头是焊接结构中的薄弱环节？

答：因为焊接接头存在着组织和性能的不均匀性，还往往存在着一些焊接缺陷，存在着较高的拉伸残余应力；所以焊接接头是焊接结构中的薄弱环节。

24.为什么说通过工艺途径可获得优质的焊接接头？

答：提高焊接接头的质量，可从以下途径着手：正确选配焊接材料，采用合理的焊接工艺方法，控制熔合比，调节焊接热循环特征，运用合理的操作方法和坡口设计，辅以预热、层间保温及缓冷、后热等措施，或焊后热处理方法等，可获得优质的焊接接头。

汽车焊接工艺的特点

汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板，及少量的热轧钢板，它们可焊性好，适宜大多数的焊接方法，但由于是薄板件，因而刚性差、易变形。

在结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压成形件，形状、结构复杂。有些型腔很深的冲压件，除存在因刚性差而引起的变形外，还存在回弹变形。

汽车焊接方法主要有CO2气体保护焊和电阻焊，CO2气体保护焊应用范围较广，且对夹具结构要求不十分严格。电阻焊对夹具要求严格，尤其是多点焊、反作用焊和机器人点焊。因汽车焊接以电阻焊为主，所以本文将针对电阻焊夹具的设计进行探讨。

汽车焊接的基本特征就是组件到部件再到总成的一个组合再组和过程。

从组件到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，因此组件的焊接精度决定着部件总成的焊接精度，最后影响和决定着车身焊接总成的焊接精度与质量，这就要求相互关联的组件、部件及车身焊接总成夹具的定位基准应具有统一性和继承性，只有这样才能保证最终产品质量，即使出现质量问题也易于分析原因，便于纠正和控制。

焊接过程以流水线生产为主，所以夹具设计应有利于流水线的布置和设计，同时也考虑给生产管理提供方便。

第五篇：焊接技术

焊接技术

焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料【焊条或焊丝】将两块或两块以上的母材【待焊接的工件】连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。

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焊接艺术

焊接技术正文

焊接(weld)1.焊接过程的物理本质

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压.焊接技术的发展历史

焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相近。

战国时期制造的刀剑，刀刃为钢，刀背为熟铁，一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》一书记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船锚。中世纪，在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。

古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上，使用的热源都是炉火，温度低、能量不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊接，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。

19世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源；1885～1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳；1900年又出现了铝热焊。

20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段，电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。

在此期间，美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。

1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊，成为大厚度工件的高效焊接法。1953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。

1957年美国的盖奇发明等离子弧焊；40年代德国和法国发明的电子束焊，也在50年代得到实用和进一步发展；60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。

其他的焊接技术还有1887年，美国的汤普森发明电阻焊，并用于薄板的点焊和缝焊；缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法，随着缝焊过程的进行，工件被两滚轮推送前进；二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年，美国的琼斯发明超声波焊；苏联的丘季科夫发明摩擦焊；1959年，美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊；50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。

焊接工艺

金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。

在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。

为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。

各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。

焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。

另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。

现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。

对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。

厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。

搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。

采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。

角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。

焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。

在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。

未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。

另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

塑料焊接

采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。

焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因

(1)焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅（较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方），当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。

(2)在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。

(3)气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊（割）炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。

(4)气瓶存在制定方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等方面存在不足，违反安全操作规程等。

(5)乙炔、氧气等管道的制定、安装有缺陷，使用中未及时发现和整改其不足。

(6)在焊补燃料容器和管道时，未按要求采取相应措施。在实施置换焊补时，置换不彻底，在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等。

焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施

(1)焊接切割作业时，将作业环境lOm范围内所有易燃易爆一380．

物品清理干净，应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。

(2)高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。

(3)应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。

(4)对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。

(5)焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时，应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测，注意监护，要有安全组织措施。

内容摘要:作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。

关键词:金属艺术焊接

艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。

金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为:

首先,焊接具有艺术性。

焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化:金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区);焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象:焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。(见

焊接技术，图1

图1

其次,焊接艺术语言是独特的。

上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。

选用不同的金属材料,使用不同的焊接工艺,焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致:

1.金属焊接雕塑

在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在,而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑,粗的焊缝裸露在雕塑表面,各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言„„在很多情况下,由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格,金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。

在图2中

图2 ,雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大,从焊接工艺的牢固性来看,这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑,在这件雕塑中,下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看,不论是上半部分的文字造型,还是下半部分的肌理处理,到处有扭曲的焊接痕迹的出现,整个作品达到了整体视觉语言的统一。

2.金属焊接壁饰

如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话,画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝,应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同,不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色,钛钢、青铜、紫铜、黄铜„„而且就钢材来说,不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外,切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一,既可以与焊接结合使用,也可以单独使用,这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来,变化的丰富可想而知。

图3所示作品

图3

采用的是手工等离子切割的方法,利用切割时电流的热量,使切割边缘产生热影响区,这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时,通过对焊接规范的调节,割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理,在切割完成金属冷却后,固化为一道美丽的割痕,与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性,但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。

从尺寸的角度考虑,尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊,较小的可采用手工钨极氩弧焊。