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1、1.1 焊接制造的战略地位 焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。(具体应用见下列图片）,一、焊接在我国制造业中的战略地位和成就,桥 梁 建 造,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。 （1）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
2、不可能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结合，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。 （2）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
3、必会用到更多的金属材料。,（3）通过焊接，可以很方便地实现多种不同形状和不同厚度的钢板（或其它金属材料）的连接，甚至可以将不同种类的金属材料连接起来。 （4）焊接结构的刚性大，重量轻。焊接是一种金属原子之间的永久连接方式，焊接结构中各部分是直接连接，与其它的连接方式相比，不需要附加的连接件；同时焊接接头的强度一般与母材相当，因此，焊接结构重量轻、刚度大、工作可靠。 （5）焊接结构生产一般不需要大型和贵重的机器设备 投建焊接结构制造工厂（车间）所需设备和厂房的投资少、见效快。同时，焊接车间适应不同批量的产品生产，而且结构的变更与改型快，所以转产（焊接结构产品）方便，而且并不因此而增加很多投资。,
4、（6）焊接准备工作简单 近年数控精密气割设备的发展，无论是多大厚度或形状多么复杂的待焊件，都可以不用预先划线而直接从板料上切割出来，并且一般不必再机械加工，就能投入装配和焊接。 （7）接头的强度高 与铆钉或螺栓结构的接头相比，焊接接头的强度高。这是由于铆接和螺栓连接接头，都必须预先在母材上钻孔，因而减小了接头的工作截面，使其接头的强度低于母材(大约低20左右)。而现代的焊接技术已经能做到焊接接头的强度等于甚至高于母材的强度。 （8）焊接结构设计的灵活性大,（9）焊接接头密封性好 焊缝可以达到其他连接方法无法比拟的气密和液密性能，特别在高温、高压容器和船壳等需要高度密封的结构上，只有焊接才是最理
5、想的连接形式。 （10）最适于制作大型或重型的、结构简单而且是单件小批量生产的产品结构 由于受设备容量的限制，铸造与锻造制作大型金属结构困难，甚至不可能。对于焊接结构来说，结构越大、越简单越能发挥它的优越性。但是，当构件小，形状复杂，而且是大批量生产的产品，从技术和经济上就不一定比铸造或锻造结构优越。 （11）容易实现自动化生产 如果在焊接结构上的焊缝很规则，就容易实现高效率的机械化和自动化焊接生产，其综合经济效益极为显著。 （12） 成品率高 一旦出现焊接缺陷，修复容易。,1.2 世界焊接发展史话 公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。 公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。 公元前
6、200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。,1900年：法国人 Fouch 和 Picard制造出第一个氧乙炔割炬。,1901年：德国人Menne 发明了氧矛切割。,1909年：Schonherr 发明了等离子弧。,上图为水下等离子切割,上图为手工等离子弧切割,1912年：位于美国费城的Edward G. Budd 公司生产出第一个使用电阻点焊焊接的全钢汽车车身。 大约1912：年 美国福特汽车公司为了生产著名的T型汽车，在自己工厂的实验室里完成了现代焊接工艺。,1924年美国焊接协会活动时纪念照片,1919年：Comfort A.Adams组建了美国焊接学会（AWS）。,大约19
7、20年：开始使用电弧焊修理一些贵重设备。,1923年：世界上第一个浮顶式储罐（用来储存汽油或其他化工品）建成；其优点是由焊接而成的浮顶与罐壁组成象望远镜一样可升高或降低的储罐，从而可以很方便的改变储罐的体积。,1926年：由美国的A.O.Smith公司率先介绍了在电弧焊接用金属电极外使用挤压方式涂上起保护作用的固体药皮（即手工电弧焊焊条）的制作方法。,1931年：由焊接工艺制造全钢结构组成的帝国大厦建成。,1933年：第一条使用电弧焊工艺焊接的接头采用无衬垫结构的长输管线铺成。,1933年：当时世界上最高的悬索桥旧金山的金门大桥建成通车， 她是由87750吨钢材焊接拼成的。,1934年：巴顿焊
8、接研究所成立。 巴顿所创始人叶夫金奥斯卡洛维奇巴顿,欧洲最大的全焊接第涅伯河上铁桥巴顿桥,1935年：美国的Linde Air Products公司完善了埋弧焊技术。,1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种重武器的制造 采用了大量的焊接技术。,1944年：英国Carl发明爆炸焊。,大约1950年：在前苏联首次把电渣焊用于生产。,1954年：自保护药芯焊丝在美国Lincoln电气公司投入生产。,图为焊接工人正在利用自保护药芯焊丝焊接高层建筑,1954年：第一艘采用焊接工艺制造的核潜艇The Nautilus号开始为美国海军服役。,1956年：中国成立了哈尔滨焊接研究所 1956年：前苏
9、联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。,上图为中国最早的摩擦焊设备,1957年：焊接创刊，这是中国第一本焊接专业杂志。,1960年：美国Maiman发现激光，现激光已被广泛的应用在焊接领域。,上图为利用激光的机器人对轿车车门进行切割,1965年：焊接而成的Appllo 10号宇宙飞船登月成功。,1984年：前苏联女宇航员Svetlana Savitskaya在太空中进行焊接试验。,1988年：焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。,1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝合金平板。,1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了人体组织的
10、焊接技术。,2001年：人体组织焊接成功应用于临床。,2002年：三峡水轮机的焊接完成，是已建造和目前 正在建造的世界上最大的水轮机。,1.3 焊接制造的主要成就 近几年来，我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面创造了建国以来的最高水平，有的已成为世界第一。例如：,例如，（1）北京奥运会主场馆鸟巢（中国八大现代建筑之一），建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件。,（2）香港中银大厦 香港中银大厦自1982年底开始规划设计，至1990年3月19日银行乔迁开始营业，历时六年有余，大厦基地面积约84
11、00平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑 。,（3）北京国家大剧院 国家大剧院工程总投资26亿元人民币，主体建筑呈“巨蛋”形，其椭球形穹顶长轴212.2m, 短轴143.64m,高46.28m，焊接钢结构的总重量达6,475吨，将成为世界最大的穹顶。,（4）中央电视台新楼 中央电视台新台址地处东三环路以东、光华路以北、朝阳路以南，CBD规划范围内。中央电视台新台址用地面积总计187，000平方米，总建筑面积约55万平方米,最高建筑约230米，用钢12.18万t，工程建设总投资约50亿元人民币，将于2009年1月竣工。,（5）香港会展中心 香港会展中心是亚洲第二大
12、的会议及展览场馆，规模仅次于日本。 会展中心同时拥有两幢世界级酒店，一幢办公大楼，一幢服务式住宅。 香港会议展览中心由香港贸易发展局拥有，是亚洲首个专为展览会议用途而兴建的大型设施，并由香港会议展览中心管理有限公司负责管理。大会堂前厅的玻璃幕墙高达三十米，拥有一百八十度宽广的海港景观，香港会展中心新翼与原有的会展中心之间，由一条长110米的天桥走廊连接。,（6）香山饭店 建于1982年，位于西山风景区的香山公园内，坐拥自然美景，四时景色各异。依傍皇家古迹，人文积淀厚重； 饭店建筑独具特色，一九八四年曾获美国建筑学会荣誉奖，整座饭店凭借山势,高低错落，蜿蜒曲折，院落相见，内有十八景观，山石、湖水
13、、花草、树木与白墙灰瓦式的主体建筑相映成趣，饭店大厅面积八百余米，阳光透过玻璃屋顶泻洒在绿树茵茵的大厅内明媚而舒适。,（7）东方明珠 伫立在黄浦江、苏州河交汇处的浦江西侧，耸入云天的东方明珠电视塔，塔身一大一小两个圆球型建筑，以及呈三角形的底座支架，与周围的建筑联缀而成的群体建筑。,（8）南京国际展览中心 南京国际展览中心座落于玄武湖、紫金山麓，造型优美、设施现代、体量宏伟、功能完备，是古都南京的一项标志性建筑。它集展览、商贸、会议、信息、旅游、娱乐、餐饮为一体，是按照当代国际展览功能建设的大型智能化展馆。配套设施齐全，具备承办单项国际博览会、全国性质恰谈会的能力。占地12.6万平方米，总建筑
14、面积10.8万平方米。,（9） 世界关注的长江三峡水利工程，其水电站的水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440吨，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮，转轮分别由上冠、下环和13个或15个叶片焊接而成，每个转轮需要消耗12吨焊丝。同样，三峡水电站的电机定子座和蜗壳的结构也是巨大的，其中电机定子座直径22m，高6m，重832吨，是在我国焊接的最大钢结构机座；蜗壳进水口直径12.4m，总重量750吨，为世界最大、最重的焊接蜗壳。,（10）我国另一项重大工程：铺设从新疆维吾尔自治区塔里木盆地的轮南到上海的输送天然气的管线，全长约4,300km。管线采用X70钢，直径1016mm（40英寸）的焊接
15、螺旋管和焊接直缝管。这是我国铺设的第一条高强度钢的长距离管线，并且在铺设中采用了自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。,（11）跨越长江的芜湖长江大桥，是一座公路/铁路两用桥，采用矮塔斜拉结构，是我国目前跨度最大的公/铁两用桥，采用50mm厚的14MnNbq钢整体焊接箱型主桁。,（12）“世界第一拱桥”上海卢浦大桥，投资22亿余元，全长3,900m，主桥长750米，跨度550 m，跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32米。是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接
16、外），现场焊接焊缝总长度达4万多米，用3.4万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接而成。,（13）上海的金茂大厦，高420.5米，世界第4，于1998年落成，是我国目前最高的摩天大楼，采用焊接钢结构框架，共有88层，耗资50亿元人民币。,我国的造船业在过去的20年里有了很大的发展，造船的总吨位从1985年的每年50万吨，提高到2002年的463万吨，成为世界的第三造船大国。这是在造船行业中大力推广先进、高效焊接技术的成就。同时我国也制造了一些过去未曾建造过的大型的和特殊功能的舰船。 （14）我国建造的最大载重量之一的30万吨超大型原油船，长333m，宽58m。 （15）国产最大的半冷半压液化气船，总长154.98米，型宽23.10米，载重量17,900吨，其中3个液态货罐采用了厚度为30-35mm的 13MnNi63低温钢焊接而成，工作温度为-48, 总容积16,500立方米。,在压力容器的焊接制造方面我国也取得很大进步。 例如，（16）总重量达千吨级、壁厚280mm的大型热壁加氢反应器是焊接制造。 例如，（17）汽包长30m，壁厚203mm，重250吨
