固态材料的连接成形技术

第10章　固态材料的连接成形技术

★本章知识框架

★本章学习目标与要求

①掌握焊接接头形成的物理和冶金过程，以及控制焊接质量的内在因素；

②熟悉焊接接头的组织与性能；

③熟悉各种常用焊接方法的实质，针对不同材料的焊接特点，选用合适的焊接方法；

④了解电焊条的选择和接头设计；

⑤了解焊接件结构工艺性和防止焊接缺陷产生的措施；

⑥了解塑料的焊接和固态黏结成形。

连接技术包括焊接技术、机械连接技术和黏结技术，它是制造技术的重要组成部分。

先进连接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。20世纪初电弧应用于焊接产生了电弧焊，在造船、汽车、桥梁、航空航天等工业，创造出了许多大型焊接结构，使焊接成为一种重要的连接技术。20世纪中期，电子束、等离子弧、激光束相继问世，高能束连接技术应运而生，其应用如航空发动机的电子束焊接，立即创造出了明显的经济和社会效益。

古代焊接技术的历史源远流长。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蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座（见图10－1）上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑（见图10－2），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熔炼，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段锻焊大型船锚。西方早在青铜器时代就出现了焊接技术，人们把搭接接头通过加压的方式熔接在一起，制成圆形的小金盒子。到了铁器时代，埃及人和地中海东部地区的居民已经掌握了将铁片焊接在一起的技术。中世纪的西方出现了锻造技术，许多铁制品是通过锻焊的方法制造的。

图10－1　春秋战国时期的建鼓铜座

图10－2　战国时期制造的刀剑

固态连接作为一种优质、高效、节能、低耗、清洁的先进连接技术，在高新技术产业发展和传统产业产品技术升级中都具有巨大的技术开发潜力和广阔的商业化前景。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，固态连接技术正在以高新技术的面貌展示在人们面前。

固态材料的连接可分为永久性的或非永久性的两种。永久性连接主要通过焊接和黏结过程来实现。非永久性连接过程使用特制的连接件或紧固件（如铆钉、螺栓、键、销等）将零件或构件连接起来。本章主要讨论固态材料的永久性连接成形技术的原理和方法。