在某种程度上,焊接可以被认为是一种结构连接的“腰带和吊杆”方法。焊接结合了粘合和焊接成一个过程步骤。例如,汽车工业将电阻点焊与粘接结合在一起,用于下摆接头。事实上,焊接结构在今天的每一辆车上都能找到。

焊接不局限于电阻点焊。EWI还实践了激光焊接、超声波金属焊接、搅拌摩擦焊接甚至电弧焊的焊接结合。是的,精密等离子弧点焊附近的粘合剂是可能的。

从连接过程来看,焊接比粘接的优点是更快的连接时间和更高的剥离性能。粘接比焊接的优点是更高的剪切强度和更有效地利用接头区域承载。将粘接和焊接工艺结合在一起可以实现两种方法的最佳效果:改善剥离性能,更高的剪切强度,大大提高疲劳性能,沿着接头重叠处快速连接。

焊接的其他优点可能被认为是次要的,但总体上仍然是重要的。对粘合剂的机械要求降低了,因为它不再需要单独处理关节上的负载。因此,可以使用性能较低、成本较低的粘合剂。或者,用高韧性的胶粘剂代替绝对强度较高的胶粘剂。

在焊接方面,焊缝的数量可以减少,它们的放置可以更有策略。单个焊缝区域可能会减少,因为焊缝不再承受全部载荷。更少、更小的焊缝降低了设备的资本和维护要求,可能还降低了公用事业成本。

在结构和性能上也有优势。一是降低噪音和振动。另一个是增加结构刚度。更高的接头效率允许工程师使用更薄的金属,减轻重量。这是为什么呢?焊接对负载的反应是点源或线源。焊缝之间的跨距将载荷从一个焊缝区域转移到另一个,但跨距不会机械地参与到接头中,金属必须更厚,以允许焊缝区域处理更高的点载荷。由于包含了连续粘合,整个跨度参与了连接,点荷载减少,使设计更轻。减少需要修整或隐藏的焊缝也可以以更低的成本改善光洁度和外观。

选择焊接工艺时需要考虑哪些因素?相对金属厚度和连接通道随金属或金属的可焊性而重要。电阻焊接和超声波金属焊接通常需要从两侧接触,并且需要很高的接触压力。如果不能进行这种接触,则非接触方法如激光焊接或电弧焊可能更好。最后两种方法可以在不烧坏粘合剂的情况下通过策略性的放置粘合剂和焊缝来使用。

激光焊接由光纤和镜子提供,只允许从一侧进行部分熔透焊接。从背面到前面的部分熔透焊缝可以使显示表面上没有瑕疵。在EWI,我们曾经为NASA焊接了一个演示铝机身,从0.125英寸的铝肋背面到0.03英寸的皮肤上放置了800多个部分穿透锁孔激光焊接。少数的穿孔很容易被普通的油漆掩盖。激光焊接的成本比传统的铆接结构节省30%,因为它不需要钻孔、匹配和密封铆钉孔。由于减少了铆钉的重量,增加的重量被添加的粘合剂淹没了。

什么金属可以焊接?一般来说,任何可以焊接和连接的金属都可以焊接。这包括大多数钢和许多铝合金。镍基和铜合金很难。防止凝固开裂的工艺是铝的首选。超声波焊接就是其中之一。

虽然焊接结构在汽车行业中得到了广泛的应用,但对许多行业来说,焊接结构的设计还是一个新的领域。在设计焊接接头时,熟悉焊接和焊接工艺的设计方法是一个很大的加分项。汽车行业已经使用这些方法几十年了。当考虑到快速的生产速度,腰带和吊带是一个很好的方法。