焊接（Welding），又称连接工程（Materials Joining Engineering），是一种重要的材料加工工艺，通过加热或加压或二者并用结合金属或其他热塑性材料的制造工艺。被焊工件的材质（同种或异种)达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

焊接主要是借助热能或机械能，使被焊接材料达到原子间结合。满足焊接条件的热能有电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、带电粒子焰、电子束、激光束等。

焊接已成为一门独立的学科，它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门。

焊接可以追溯到几千年前的青铜器时代，在人类早期工具制造中无论是中国还是当时的埃及等文明地区，都能看到焊接的雏形。公元前3000多年古埃及就出现了锻焊技术，所谓锻焊就是将金属加热后，用锤子击打，使被焊金属连接在一起。叙利亚大马士革刀可以追溯到中世纪（约476～1453年），就是采用锻焊方法打造的。

公元前2000多年中国的殷商年代制造的铁刃铜就是铁和铜的铸焊件。所谓铸焊就是把分铸的部件用铅锡合金或铜铸焊在一起。据明朝宋应星所著《天工开物》记载，中国古代将铜和铁一起入炉加热，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。

春秋战国时期（公元前770～公元前221年）曾侯乙墓中的建鼓铜座是分段焊连接而成的，其钎料与现代软钎料成分相近。

古代焊接长期停留在较原始的水平， 只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。近代真正意义上的焊接起源于1880年左右电弧焊方法的问世。

1801年，英国的Humphry Davy使用电池在两个碳极之间生成了电弧。

1856年，英格兰物理学家James Joule发现了电阻焊原理。

1876年，美国人John A.Tobin 获得了被称为Tobin的高强钎料专利。其成分为铜-锡-锌合金。

1881年，法国人De Meritens发明了最早期的碳弧焊机， 利用电弧产生的热量成功地焊接了蓄电池用铅板， 从此揭开了现代焊接发展的大幕。经过100多年的发展， 焊接已经成为现代制造技术中不可或缺的技术。

1882年，英格兰人Robert A.Hadfield发明并以他的名字命名的奥氏体锰钢获得了专利权。

1885～1887年，俄罗斯的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳；1887年，美国的E.汤姆森（Elihu Thomson）发明电阻焊，并用于薄板的点焊和滚焊机；缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法，随着缝焊过程的进行，工件被两滚轮推送前进。

1889年，美国人C.L.Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。

1895年，巴伐利亚州人Konrad Roentgen观察到了一束电子流通过电子管时产生X射线的现象。

20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊。电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段；1900年又出现了铝热焊。

1900年，美国的Orgotheus集团下属的Goldschmidt AGWest公司的Hans Goldschmidt发明了通过把铝粉和金属氧化物混和在一起进行反应所放出的热量可以用来焊接的方法即铝热焊。

1909年，Schonherr发明了等离子弧（使用一个气体涡流稳流器后产生的电弧）。

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。

20世纪20年代，电弧焊成为一种重要的焊接方法。在此期间，美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。至此电阻焊进入实用阶段。

1930年，美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。

20世纪40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世，40年代德国和法国发明的电子束焊。

20世纪50年代末，苏联又制成真空扩散焊设备 。

1951年，苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊，成为大厚度工件的高效焊接法。

1953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。

1956年，美国的琼斯发明超声波焊。

1957年，美国的盖奇发明等离子弧焊。苏联的丘季科夫发明摩擦焊，也在20世纪50年代得到实用和进一步发展。

1959年，美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊。

20世纪60年代，又出现了激光焊等离子、电子束和激光焊接方法，标志着高能量密度熔焊的新发展，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。

固体材料之所以能够保持固定的形状，是由于其内部原子之间的距离足够小，使原子之间能形成牢固的结合力。要将两块固体材料连接在一起从物理本质上讲，就是要采取措施使这两块固体连接表面上的原子接近到足够小的距离，使其产生足够的结合力，从而达到永久性连接的目的。

对于实际焊接件，要使连接表面上的原子接近到足够小的距离是非常困难的。这是因为连接表面的表面质量较差，即使经过精密磨削加工，其表面从微观上看仍是凹凸不平的；而且连接表面常带有氧化膜、油污等，阻碍连接表面紧密地接触。因此，为了实现材料之间可靠的焊接必须采取有效的措施。例如：利用热源加热被焊母材的连接处，使之发生熔化，利用熔融金属之间的相溶及液-固两相原子的紧密接触来实现原子间的结合；对被焊母材的连接表面施加压力，在清除连接面上的氧化物和污物的同时，克服连接界面的不平，或使之产生局部塑性变形，使两个连接表面的原子相互紧密接触， 并产生足够大的结合力。如果在加力的同时加热，结合过程更容易进行；对填充材料加热使之熔化，利用液态填充材料对固态母材润湿，使液-固界面的原子紧密接触，相互扩散，产生足够大的结合力从而实现连接。这即是熔焊、压焊和钎焊能够实现永久性连接的基本原理。

焊接时热源与被焊材料相互作用传导到焊件，焊件受热发生局部熔化，被焊材料之间发生化学冶金重新结晶后连接在一起。焊接热过程涉及热传导、焊件金属相变以及温度变化引起应力变化过程等众多材料物理、化学过程。焊接热过程特点如下：焊接热源集中加热工件局部区域，焊接热过程具有局域性；大部分情况下焊接热过程热源和工件相对运动，受热区域不断变化，焊接热源具有移动性；由于焊接热源通常高度集中，工件加热速度快，短时间大量热能传导给工件使其局部熔化，且由于局部加热及移动性，工件冷却过程快，焊接热过程具有瞬时性；焊接中液态金属始终处于强烈运动状态，熔池内部传热以液态金属对流为主，外部传热以固体热传导为主，同时存在蒸发及热辐射，焊接传热过程具有复合性。

焊接化学冶金过程对焊缝金属的化学成分、性能，某些焊接缺欠（如气孔、结晶裂纹等）以及焊接工艺性能都有很大的影响，焊接化学冶金是指在熔焊过程中所发生的气体- 熔渣- 金属之间的物理与化学变化、熔化金属的结晶凝固以及由于焊接热循环造成的焊接热影响区内金属显微组织和性能的变化等。焊接化学冶金主要涉及各种焊接工艺条件下，化学冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合工程使用性能要求，设计创造新的焊接材料。

焊接方法指特定的焊接方法，其含义包括该方法涉及的冶金、电、物理、化学及力学原则等内容。焊接常用的方法有电弧焊，弧焊，CO2保护焊，氧气乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，主要应用到铁、钢等金属材料上，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属材料焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类，如熔焊包括焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、铝热焊、激光焊、电子束焊等；压焊包括变形焊、闪光焊、摩擦焊、电阻焊、高频焊、超声波焊、扩散焊等；钎焊包括烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊、电弧钎焊、炉中钎焊、电子束钎焊等。

熔焊也就是熔化焊，是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊包括电弧焊（手工电弧焊、埋弧电弧焊）、气体保护焊（氩弧焊、CO2保护焊）、气焊、等离子焊、电渣焊、激光焊等。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素，大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。

熔焊的典型特点是采用热源对焊件连接处进行局部加热、熔化，熔焊的热源有很多种，包括化学热源（铝热焊等）、电阻热源（电渣焊等）、电弧热源（焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、埋弧焊等）、高能束热源（激光焊、电子束焊等） 等。利用电弧进行加热的方法是应用最广泛的焊接方法，称为电弧焊。电弧焊的热源是焊接电弧，通过焊接电源在两电极或电极与母材间形成电场，使介质产生一种放电现象，把电能转化成热能。电弧焊机是弧焊电源的核心，它是一种提供电能的装置，与焊枪等辅助设备、附件配套成为电弧焊机、电弧焊设备，按输出电流可分为交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源。

高能束焊（真空电子束焊、激光焊等）一般用于新材料、高质量要求的焊接，如核能、导弹、核潜艇、航空航天等领域的锆、钛、、等及其合金，真空电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击真空室内的工件，将电子能转变为热能。其特点是焊接质量高、焊缝优良，但设备复杂、成本高、对工件尺寸和装备有严格要求。激光焊利用聚焦后的激光束作为能源轰击工件产生热量进行焊接，微观上是一个量子过程，宏观上是反射、吸收、熔化、气化等现象。用于焊接的激光器有气体和固体两种，气体是二氧化碳，固体是红宝石、玻璃等。

压焊旧称压力焊，压力焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。压力焊包括电阻焊（对焊、滚焊机、点焊）、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、锻焊等。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接插件。

电阻焊中的电阻点焊广泛用于汽车车体成形制造中，一般采用薄板搭接结构，焊件置于两个电子中间施加一定压力，在两电极间通焊接电流，电阻热转为热能熔化焊件，加压后是焊缝成形。

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。钎焊包括火焰钎焊、高频钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊、真空钎焊等。

钎焊的实质是焊件不熔化，根据钎料熔点和焊接强度不同分为软钎焊和硬钎焊。软钎焊广泛用于受力不大、常温下工作的仪表、电子元件物件。硬钎焊用于切削刀具、碳钢、生铁、纯铜、不锈钢等的钎焊焊接。

在《焊接词典》中对焊接工艺（ welding technology）的解释是： 焊接工艺是包括焊接方法的选择和设置、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接参数以及焊后处理等的技术规定。

国家标准GB/ T3375—1994 《焊接术语》中对焊接工艺的定义是： 焊接工艺是指制造焊件所有有关的加工方法和实施要求， 包括焊接准备、材料选择、焊接方法、焊接参数、操作要求等。

从焊接生产或制造的角度，焊接工艺又常被称作焊接生产工艺或焊接制造工艺， 这时的焊接工艺所包含和相关的内容就更加广泛了,可以将焊接工艺理解为： 焊接过程中的以焊接方法为核心内容的一整套加工程序和技术规定。

影响焊缝成形工艺因素众多，一些共性因数有：电源种类和极性；焊丝直径和伸出长度；电极倾角；焊件倾角；焊件材料和厚度；坡口形式和间隙等。焊接工艺需要根据产品特点、生产条件等综合选择。

焊接缺陷（weld defect）是指不符合具体焊接产品使用性能要求的焊接缺欠，焊接缺陷标志判废或必须返修。焊接缺陷对每一结构，甚至每一结构的每一构件都不相同，通常应根据测试、计算所得的判据才能确定。

焊接缺欠是指在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象， 简称‘缺欠’。焊接缺陷是指超过规定限值的缺欠。

焊接缺欠有焊缝气孔、夹杂、咬边、夹渣、未焊合、裂纹等，焊接缺欠对结构的承载强度、疲劳强度、脆性断裂及抗应力腐蚀开裂有重要影响。焊接缺陷是不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠，判别是否为焊接缺陷的标准是焊接缺欠的容限。

焊接接头的裂纹、未焊合或未焊透比气孔、夹渣等的危害大，裂纹被认为是危险的焊接缺欠，它们不仅降低结构有效承载面积，而且会产生应力集中，有诱发脆性断裂的可能，易造成结构断裂。尤其是裂纹，在裂纹尖端存在缺口效应，易诱发三向应力状态，导致裂纹失稳和扩展，造成整个结构断裂，裂纹是焊接结构中最危险的缺欠。

此外还要焊缝形状不良、角焊缝凸度过大及错边、焊缝余高、错边、角变形等几何不连续缺欠，有些虽为现行规范所允许，但也会引起应力集中或产生附加应力，在焊接过程中应采取措施防止产生焊接缺欠。

焊接遍及能源、交通、航空航天、石化工程、海洋工程、建筑工程、电气工程、微电子等几乎所有工业领域。

高速动车组和大部分城轨车辆的车体均由铝合金板材和型材组焊而成，搅拌摩擦焊、激光焊等焊接工艺在轨道交通车辆生产线上大量的使用，如铝合金车体双轴肩搅拌摩擦焊，不锈钢轨道交通车体激光焊接，铝合金车体激光MIG复合焊接，转向架自动焊接工艺，轨道交通车辆CMT薄板焊接等。

焊接与汽车制造行业密切相关。 电子束焊接主要用于汽车的变速器中的齿轮、汽 缸、发动机增压器涡轮、离合器等部件的生产。汽车的一些零部件以及一些基础框架结构采用的是激光焊接。搅拌摩擦焊接主要应用于汽车的成型附件、车身支架、发动机引擎等方面。

航空和航海领域对材料要求都具有一定的特殊性， 相应的特种焊接逐渐应用于航空和船舶制造领域。 目前高能束流焊接技术、电子束焊及激光焊，焊接在航天领域的应用较为广泛。如双光束激光焊接应用于飞机铝合金机身壁板结构，

而在船舶制造领域则主要使用高效焊接，如MIG/MAG(熔化极气体保护焊)双丝焊接工艺、高熔敷率大电流MAG焊接工艺、埋弧自动横向焊工艺、变极性等离弧焊技术、多丝埋弧焊和气保焊工艺及带活性焊剂的气保焊技术，可以更好地保证船舶制造的质量，缩短制造工期，降低成本，提高经济效益 。

闪光对焊、激光焊、电子束焊、径向摩擦焊、搅拌摩擦焊、瞬时液相扩散焊、活性气体保护锻焊等焊接方法在石油管线钢管环焊施工中广泛应用。如高压TIG水下焊接新技术应用到500m深的海洋石油开采装备焊接中，能够保证海洋石油开采设备得到更好的安装与修复。高压TIG水下焊接新技术主要采用惰性气体为保护极，焊接人员可以采用填丝的方式对各项开采设备进行相应的焊接。

1.焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅（较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方），当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。

2.在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。

3.气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊（割）炬、橡胶管道和乙炔发生器的安全装置。

4.气瓶存在制定方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等方面存在不足，违反安全操作规程等。

5.乙炔、氧气等管道的制定、安装有缺陷，使用中未及时发现和整改其不足。

6.在焊补燃料容器和管道时，未按要求采取相应措施。在实施置换焊补时，置换不彻底，在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等。

焊接规范是指制造焊件所有关的加工和实践要求的细则文件，可保证由熟练焊工或操作工操作时质量的再现性。如电弧焊接会造成金属熔化后的化学有害污染，如焊接粉尘、有害气体、高频电磁辐射、光辐射、热辐射等，在焊接过程中应遵从焊接规范，加强个人防护。