压焊技术的分类与发展趋势

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：依照“族系法”分类规则，根据主要工艺特征，将压焊分为图2-1-2所示的十大类。有明确记载的是1885年美国E·汤姆逊教授取得的电阻对焊专利及1886年生产出第一台电阻对焊机，这是压焊历史的开始。图2-1-2 压焊的分类搅拌摩擦焊是英国焊接研究所1991年发明的一种新型摩擦焊技术，其原理是利用一种非耗损的特殊搅拌头在待焊界面处搅拌摩擦形成可靠连接，如图2-1-3所示。FSW被公认为是21世纪最具革命性、突破性的连接新技术。

依照“族系法”分类规则，根据主要工艺特征，将压焊分为图2-1-2所示的十大类。然后，进一步根据其他特征（如接头形式、电源种类、加压方式、气体氛围等）又可将每一大类细分为若干小类。例如电阻焊（大类）可分为以下工艺方法：点焊、凸焊、缝焊、对焊、对接缝焊等，摩擦焊等其他大类方法也可细分。

压焊具有悠久的历史，早在春秋战国时期，我们的先人已经懂得以黄泥作助熔剂，用加热锻打的方法把两块金属连接在一起，这就是最古老的压焊方法锻焊。有明确记载的是1885年美国E·汤姆逊（Elihu Thomson）教授取得的电阻对焊专利及1886年生产出第一台电阻对焊机，这是压焊历史的开始。1903年德国人首先使用了闪光对焊。以后相继诞生了高频感应焊（1928年，美国）、冷压焊（1948年，英国）、高频电阻焊（1951年，美国）、超声波焊（1956年，美国）、摩擦焊（1957年，前苏联）、旋弧焊（1959年）、爆炸焊（1963年，美国），以及其后的扩散焊、磁力脉冲焊、冰压焊和水击焊等。

应该指出，随着经济进步和社会发展，新材料、新产品不断涌现，一些压焊方法逐渐退出了焊接领域，如锻焊、冰压焊、水击焊、旋弧焊等，而一些新方法又萌生并迅速发展起来。

图2-1-2 压焊的分类

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是英国焊接研究所（TWI，UK）1991年发明的一种新型摩擦焊技术，其原理是利用一种非耗损的特殊搅拌头在待焊界面处搅拌摩擦形成可靠连接，如图2-1-3所示。FSW被公认为是21世纪最具革命性、突破性的连接新技术。

众所周知，焊接科学技术几乎利用了世界上已知的所有热源，同时也在努力寻找提供焊接热源的新方法及更有效、更充分利用热源的方法。20世纪中期，焊接工作者尝试将各种热源混合应用于同一焊接过程，并在熔焊领域获得成功，其中主要是激光-电弧复合，产生了LB-TIG、LB-MIG、LB-PAW等复合焊接工艺。在压焊领域里也有激光辅助搅拌摩擦焊（LB-FSW）和激光-高频焊（LB-HFRW）等复合焊接工艺。

LB-FSW（2002年发明）是为了克服FSW时对工件夹紧压力和搅拌头转轴的能量需求都比较大且严格的缺点。其原理是预先在转轴工作前方用能量为700W的多模N_d：YAG激光束对待焊工件进行预热（图2-1-4），通过激光在转轴之前对材料的加热、软化，焊接时焊件摩擦生热所需的压紧力即可大大减小，移动旋转轴的动力也可以大大减小，并且这种工艺的组合可以大大降低焊接工具（搅拌头）自身的损耗。

图2-1-3 搅拌摩擦焊原理及应用

a）原理 b）搅拌头 c）生产现场 d）AA6056/AA1424 FSW接头

LB-HFRW是在高频焊管的同时，采用激光束对尖劈（汇合点）进行加热（图2-1-5），从而使尖劈在整个厚度方向上加热更均匀，这有利于进一步提高焊管的生产率和质量。

目前，压焊设备发展很快，计算机控制的机电一体化高精产品在市场上很容易购置，这就为压焊技术在工业中的应用创造了良好条件，图2-1-6为用于电阻点焊的国产焊接机器人（沈阳新松机器人自动化股份有限公司生产），图2-1-7为用于扩散焊的美国真空工业公司生产的Centrorr 6-1650-15T真空热压炉。

同时，由大量焊接机器人（以点焊机器人为主）和计算机控制的自动化焊装设备构成的焊装生产线（图2-1-8）代表了汽车车身制造技术的最高水平，可实现生产方式的多品种、大批量混流生产，人们所期望的无人化车间、无人化工厂的时代即将到来。