金属材料焊接工艺技术的发展趋势与展望
李映富 邓建新 付强
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李映富 邓建新 付强,. 金属材料焊接工艺技术的发展趋势与展望[J]. 新材料,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.160665.
摘要: 金属材料焊接作为一种主要的连接方式,广泛应用在制造业中。随着制造业技术的进步,金属焊接工艺也在不断发展和完善。本文探讨的重点在于未来金属焊接工艺技术的发展趋势与前景。首先,我们对现有金属焊接技术进行了回顾与总结,并将其归类于传统焊接和先进焊接两大类别。接着,我们对各种现阶段主流的焊接技术如电压焊接、惰性气体保护焊接、摩擦搅拌焊接等进行了深入分析,并从断面质量、微观组织和性能等方面进行对比。进一步,本文强调了在焊接过程中新材料的应用及其带来的改进,比如新型保护气体,高效率填充材料等。最后,我们提出了焊接技术的发展趋势,包括自动化焊接、智能化焊接和环保焊接,同时预见到焊接强度和质量的提升,焊接成本的降低等方向的发展。通过这些研究,为焊接工艺技术的持续发展提供了有益的参考和启示。
关键词: 金属焊接工艺技术;先进焊接;智能化焊接
DOI:10.12721/ccn.2025.160665
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引言

焊接技术是制造业非常重要的一部分,对设备的性能和生产效率都有很大影响。我们的文章主要讲述了焊接技术如何从早期开始发展的,研究了两种主要的焊接方式:传统焊接和先进焊接。同时,我们还介绍了一些新的焊接材料,比如特别的保护气体和高效的填充物。最后,我们预测了未来焊接可能会发展成自动化、智能化和环保方向。希望这些都能帮助焊接技术的发展。

1、金属焊接工艺技术的回顾与现状

1.1 传统焊接技术的回顾和总结

在金属焊接工艺中,传统焊接技术一直扮演着重要的角色[1]。最常见的传统焊接方法包括电弧焊、气体保护焊、电阻焊和焊锡等。电弧焊是应用最广泛的一种传统焊接技术,通过电弧的高温熔化焊条和工件来实现焊接。气体保护焊则利用惰性气体或混合气体保护焊接区域,有效防止氧化和氮化物的生成,确保焊接质量。电阻焊主要是利用电流通过工件产生热量,达到熔化焊材的目的。焊锡则广泛应用于电子元器件的连接。

这些传统焊接技术存在一些共同的特点,如操作简便、成本低廉、适用于各种金属材料等。传统焊接技术也存在着诸多局限性,比如焊接速度慢、热影响区大、焊接质量难以保障等问题。随着现代制造业对焊接质量和效率要求的不断提高,传统焊接技术逐渐显现出其局限性。

在传统焊接技术的基础上,先进焊接技术应运而生。这些新兴技术如激光焊接、等离子弧焊接、摩擦搅拌焊接等,通过引入高新技术和新型设备,弥补了传统焊接技术的不足之处,提高了焊接效率和质量。传统焊接技术和先进焊接技术的结合,为金属焊接工艺的发展带来了新的机遇和挑战。

1.2 现有先进焊接技术的分析与展示

现有先进焊接技术主要包括激光焊接、等离子弧焊接和摩擦搅拌焊接等。激光焊接利用高能密度激光束进行熔融焊接,具有热输入小、焊接速度快等优点,适用于薄板焊接。等离子弧焊接则通过高温等离子体传递热量进行焊接,可有效提高焊缝质量和生产效率。摩擦搅拌焊接是一种非融化焊接方法,在无熔融金属的情况下实现材料连接,适用于不同种类金属的连接,并具有较高的强度和优良的组织状态[2]

激光焊接技术在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用,但其设备成本较高,且需要对焊接环境有严格要求。等离子弧焊接具有较高的焊接速度和较好的焊接质量,但焊接过程中易产生氧化和氢裂解等问题。摩擦搅拌焊接适合铝合金和镁合金等难焊材料的连接,但仍存在设备成本高和生产效率相对较低的问题。

现有先进焊接技术在不同领域有着广泛的应用,并不断得到改进和完善。未来的发展趋势将着重于提高焊接质量和效率,降低成本,进一步完善各种焊接工艺,以满足不断发展的制造业需求。

2、全面分析焊接技术的性能及新材料应用

2.1 主流焊接技术性能比较 电压焊接、惰性气体保护焊接、摩擦搅拌焊接等

金属焊接技术主要包括电压焊接、惰性气体保护焊接和摩擦搅拌焊接。电压焊接作为一种传统的焊接方式,具有成本低、易操作的特点,但在焊接速度和质量方面相对较低。惰性气体保护焊接采用惰性气体作为保护气体,可以有效防止氧化,提高焊接质量,但设备成本较高。而摩擦搅拌焊接作为一种先进的焊接技术,采用摩擦热原理进行焊接,可以实现无焊接缺陷、强度高、变形小的优点,适用于多种金属材料的焊接。从断面质量、微观组织和性能等方面比较,摩擦搅拌焊接在焊接强度和焊缝质量方面明显优于电压焊接和惰性气体保护焊接[3]。未来金属焊接工艺的发展趋势将更加倾向于先进焊接技术,特别是摩擦搅拌焊接,以提高焊接质量和效率。

2.2 焊接过程中新材料的使用及改进 新型保护气体,高效率填充材料等

(2) 焊接过程中新材料的使用及改进,可以通过引入新型保护气体和高效率填充材料来实现。新型保护气体的应用可以有效提高焊接过程中对焊缝的保护效果,降低氧化物和氮化物的生成,从而提高焊接接头的质量。高效率填充材料具有优异的流动性和润湿性,能够填充焊缝并提供良好的气密性和机械性能,有效减少焊接残留应力和变形,提高焊接连接的可靠性和耐腐蚀性。通过引入这些新材料,可以改善金属焊接的工艺性能,优化焊接质量,并且为金属材料焊接工艺技术的进一步发展提供更为广阔的空间。

3、金属焊接工艺技术的发展趋势与展望

3.1 预期焊接技术的发展趋势 自动化焊接、智能化焊接、环保焊接等

自动化焊接技术是金属焊接领域的重要发展方向之一。随着工业自动化程度的不断提高,自动化焊接技术可以有效提高焊接生产效率和质量稳定性。通过引入机器人、自动焊接设备和智能控制系统,可以实现焊接过程的自动化操作,减少人为误差,并提高焊接效率和一致性。

智能化焊接技术则是未来焊接领域的发展趋势之一。通过智能化系统的应用,焊接过程可以实现实时监测和控制,从而更好地保证焊接质量和稳定性。智能化焊接系统可以通过传感器实时监测焊接温度、压力、速度等参数,并通过反馈控制系统对焊接过程进行精确调节,以保证焊接质量达到最佳状态。

另外,环保焊接技术也是未来金属焊接工艺发展的重要方向之一。随着环保意识的逐渐提高,传统焊接过程中可能产生的废气、废水和废渣等环境污染问题日益凸显。开发和应用环保焊接技术成为当前金属焊接领域的重要课题之一。环保焊接技术包括减少焊接排放物、开发环保型焊接材料、提高焊接设备能效等方面,以减少对环境的负面影响。

综合而言,未来金属焊接工艺技术的发展将主要集中在自动化、智能化和环保化方向。通过引入先进的机器人和智能控制系统,实现焊接自动化操作,提高生产效率和质量稳定性;利用智能化系统监测和调节焊接过程,确保焊接质量达到最佳状态;致力于研究环保焊接技术,减少环境污染并实现可持续发展。这些趋势将推动金属焊接工艺技术向着更加智能、高效和环保的方向不断发展。

结束语

本研究全面回顾并深入分析了现有的金属材料焊接工艺及其在制造业中的应用,尤其是多种主流焊接技术如电压焊接、惰性气体保护焊接、摩擦搅拌焊接等的性能对比。同时,我们揭示了焊接过程中新型材料的巨大潜力,例如新型保护气体,高效率填充材料等,这些进步大大改善了焊接的强度和质量,降低了焊接成本。在展望未来焊接工艺的发展趋势时,我们认为,自动化焊接、智能化焊接和环保焊接将是主流方向,为制造业带来更高效,更精确,更环保的焊接解决方案。希望本研究能为焊接工艺技术的研究者和制造业提供有益的参考和启示,推进金属材料焊接工艺技术的持续发展。

参考文献

[1]李炘泽.合金焊接材料的选择与焊接工艺技术分析[J].中国科技投资,2020,(33).

[2]张云生.合金焊接材料的选择与焊接工艺技术探究[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2021,(01).

[3]刘长春.合金焊接材料的选择与焊接工艺技术探析[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2022,(01).

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