焊接、铆接和粘结 – 基础知识介绍（1）

        关于焊接、铆接和粘结，哪种工艺在人类文明历史中最先出现，已经很难考证了。

        一般来说，铆接出现最晚是没有问题的。因为铆接的最大特征是需要用到铆钉、或者类似于铆钉功能的东西通过变形把另外至少两个独立的物体进行机械连接，金属的变形加工通过锤子的击打就可以实现，而螺纹联接相对需要专门工具和更精密的加工出现在铆接之后。

        焊接肯定会较早出现，基本可以认为在铸造大型物件无法采用一次成型的方式，而使用“分范法”即把目标铸件分成几个较小的部件先单独铸造出来，然后再使用合模铸造法时，已经有了原始的焊接，或者再使用同种金属工具夹持加热状态时的工件时，可能古代人就已经无意中发现了工具和工件会自己连接在一起，因为焊接在满足其物理条件的情况下，是个自然发生的过程，只是看是不是被认识和特意加以利用。

        理论上讲，粘结应该出现得更早，或者至少比规律化使用金属更早。因为涉及烘烤、煮等加热的过程，古人就可以发现动物胶对竹木工具的粘接作用；而一些自然油漆或者植物胶，甚至都不依赖加热过程。不过天然有机胶质的问题在于无法在空气或土壤中耐久保存，所以没有任何文物古迹可以支持更早使用天然胶的做法，只能在成文的记录里了解到古代批量制作弓箭需要用到胶漆等资材。

        现代工业制造过程中，如果只讲工艺的用量、普及程度，相关设备及耗材的年产值，铆接是最低的。最主要原因是铆接的适用性相对较低，主要只有压铆、拉铆两种工艺，其中压铆又占据绝对大头，拉铆到20世纪中后期才发出并普及，主要是为了加工一些不容易从两面受力的特别工况。压铆主要有活动压铆和固定压铆两种，典型的应用前者如手工锻打的剪刀，中间的铆柱和两片剪刀形成铰接，可以相对铆柱转动，其后在链条上有大量应用。固定压铆比较常见，根据其优点在于生产准备技术要求低，对材料要求不高，在近代工业刚起步的早期应用比较多。那时钢材冶炼水平相对低下，许多杂质元素无法有效去除，也无法制造大块规格的工业板料，铆接就是一个重要的连接工艺，比如早期的蒸汽机，甚至发展出密封式铆接作为固定铆接里的一个特定应用；然后，类似于泰坦尼克号的船舶一直到二战后铝蒙皮变厚可以承力的喷气式飞机，都广泛应用了铆接工艺，现代汽车制造的白车身制造过程中，多板连接等也会大量应用铆接工艺。民用消费品只有厨具中的金属锅连接两边或者一边的把手时，为了可靠性还会用铆接，如果是锅盖上的小把手等，大都更换为螺钉连接。

        随着金属冶炼和板材工业的进步，以及热处理工艺的进步，焊接逐渐成为更主流的固定连接方式，在很多情况下代替了铆接。尤其是电阻点焊、滚焊，激光焊接和机器人填丝氩弧焊接、自动埋弧焊接的广泛应用，生产效率大大提高，焊接的热处理变形也处在可以接受的水平，在一些需要大量生产的环节焊接专机成为标准配置；在需要小量灵活制造的环节，焊接又被称为是“工业缝纫机”，具有巨大的多样性。其他类型的焊接比如铝板大面连接的搅拌摩擦焊，不等厚大截面连接的真空电子束焊，生产耗时长但产品稳定性好的扩散焊，还有利用相对熔点较低的、不同于用被焊接材料焊接的钎焊，用途也根据各个细分行业而有巨大的变化。比如钎焊在航空行业的应用和电子行业的应用就具有不同的特征，因而对钎料和助焊剂的使用也截然不同。

        粘结表面上看似乎越来越少了，实际上不然。只是因为我们日常用到的、见到的物品或者机器从设计到制造已经非常成熟，很少会看到直接粘结的东西而已，大部分粘胶和粘结的工艺过程转移到了半成品或者工业材料阶段，其实使用的机会变得更多，只是更加不易发现和识别而已。我们日常看到的只是胶带、自粘挂钩之类的东西会想到粘结，但实际上桌子椅子的贴面木板、平板显示器的内层、汽车外饰件里面不需要高强度连接的地方，甚至我们穿的衣服鞋子的标签等，粘结可谓无处不在。

        工业材料制备、专用设备的设计和制造，各种工艺过程的选用，在焊接和粘结方面实在是有着说不完的有趣话题。笔者本身阅读过的各种文档、文件、专题和工具书相关字数快速估算肯定上亿，遇到的有趣的案子也是在是太多，只能按专题慢慢聊。

        这次就说到这里，希望对你有所帮助 …