中世紀發(fā)明了鍛造技術，人們開始用錘擊的方法將鐵件焊接起來。該時期的最大焊件是公元310年在印度建造的德里大鐵柱(Ironpillar of Deli)。它是用多個小鋼坯焊接成的，大約25ft(7.6m)高，頂部直徑為12in(300mm)，底部直徑為16in(400mm)，重達12000lb(5.4t)在同一時期，印度還建造了其他一些鐵柱，而羅馬和英國也開始制造一些大焊件。德國和其堪的納維亞半島也發(fā)現了該時期的焊接結構。而國現代焊接技術是19世紀發(fā)明的。1800年，哈姆弗里.德維爵士利用電池供電，在兩個碳極之間引燃了電弧;1836年，英國人埃德蒙多.德維發(fā)現了乙炔。19世紀中葉，發(fā)電機的發(fā)明才使電弧成為一種易于獲得的能源。19世紀后期，焊接方面的發(fā)明或發(fā)現不斷涌現，如氣焊和氣割。此后又相繼出現了碳極電弧焊和金屬電弧焊，而電阻焊也逐漸成為一種可實際應用的焊接方法。1881年，法國 Cabot實驗室 的Auguste De Meritens利用電弧熱焊接了蓄電池用鉛板。他的俄國學生Nikolai N Benardos與其俄國同胞Stanislaus Olsszewski一起獲得了英國專利：1887年，他們又獲得了美國專利。圖1.8為其專利說明書中示出的焊槍。他們發(fā)明的僅僅是碳弧焊，可用來焊接鉛和鐵。19世紀90年代末期至20世紀初期，碳弧焊獲得了廣泛應用。(圖1.8世界上第一把焊槍)
很明顯，Benardos并沒有在金屬極電弧焊上獲得成功。1890年，底特律的C L Coffin獲得了關于金屬極電弧焊的第一個美國專利，該專利首次闡述了熔化的焊條金屬穿過電弧空間填充到熔池并形成焊縫的現象，即熔滴過渡。同一個時期，俄國人N G Slavianoff也闡述了熔滴過渡的概念，但不是向熔池中過渡焊縫金屬，而是向鑄模中過渡鑄造金屬。
1990年，英國的A P strohmenger提出了藥皮焊條的想法，通過在焊條表面涂層薄薄的陶土或石灰使電弧的燃燒更穩(wěn)定。1907年~1914年，瑞典人Oscar Kjellberg發(fā)明了藥皮焊條，圖1.9示出了Kjellberg發(fā)明的工皮焊條及藥皮焊條電弧焊。Kjellberg闡述的藥皮焊條制造方法是：將一定長度的裸鐵棒浸入碳酸鹽和硅酸鹽的混合碳液中，使其表面涂上焊藥，然后烘干。1919年，C J Holslag發(fā)明了交流電弧，但直到厚藥皮焊條在20世紀30年代出現以后，這種方法才獲得實際應用。(圖1.9Kjellberg發(fā)明的藥皮焊條及藥皮焊條手工電弧焊示意圖)
電弧焊方法發(fā)展的同時，各種電阻焊方法(圖1.10)也相繼問世，主要有點焊、縫焊、凸焊及閃光堆焊。電阻焊的發(fā)明人是Elihu Thompson，1885年他獲得了電阻焊專利。隨后，Thompson創(chuàng)建了Thompson焊接公司(Electric Welding Company),到1900年，各種電阻焊方法相繼在該公司問世。1903年，德人Goldschmidt發(fā)明了鋁熱劑焊，并首次用于鋼軌的焊接。
氣焊和氣割技術在這一時期日臻完善。1987年，氣焊焊炬問世，隨著氧氣制造技術的成熟及隨后的液化空氣的問世，氣焊和氣割相繼獲得了廣泛應用。在1900年以前，使用的可燃氣體主要是氫氣或煤氣。1990年發(fā)明了適用于低壓乙炔的焊炬后，氧乙炔焊才正式問式，見圖1.11.
第一次世界大戰(zhàn)期間，各國對軍火的巨大需求刺激了焊接技術的迅速發(fā)展，美國和歐洲迅速涌現出許多焊接設備制造公司和焊接材料制造公司。英國制造出了第一艘全焊接結構的輪船H . M. S. Fuglaar，荷蘭也開始利用焊接來制造戰(zhàn)斗機身。而最著名的焊接事件是在紐約港進行的德國輪船修復工程，利用焊接方法，這些德國輪船迅速得以修復并用于從美國向歐洲運送物資。
1919年，第一次世界大戰(zhàn)剛一結束，Comfort Avery Adams領導下的應急船隊公司的戰(zhàn)時焊接委員會的二十個成員共同發(fā)起成立了美國焊接學會(AWS)。這是一個非盈利性機構，致力于促進焊接及相關技術的發(fā)展。
1920年，自動焊方法問世。這種方法采用了裸焊絲，用直流電源供電，并通過電弧電壓調節(jié)送絲速度。這種自動焊方法是由通用電氣公司的P.O.Nobel發(fā)明的，最初用來修復磨損的電機軸和吊車車輪。后來又被汽車制造廠用來生產后軸套。
20世紀20年代，各種類型的焊條及焊絲相繼問世。首先，碳含量不高于0.20%的低碳鋼焊絲/焊條被廣泛用來焊接各種強度等級的普通碳鋼。后來，又研制了高碳鋼焊絲/焊條、合金鋼焊絲/焊條以及用于碳弧焊和釬焊的銅合金棒。
20世紀20年代，研究人員發(fā)現進入熔池金屬的氧氣和氮氣會使焊縫金屬嚴重脆化，甚至致氣孔。有人提出 了利用外加氣體來保護電弧和焊縫區(qū)域的設想。Alexander和Lang-muir嘗試利用氫氣作保護氣體在腔體中進行焊接，引弧時用碳電極，電弧引燃后切換為鎢電極。電弧引燃后，氫氣分子在電弧熱的作用下分解為原子，電弧熄滅后形成高溫氫原子火焰，放出大量熱量。這種電弧放出的熱量為氧乙炔火焰的1.5倍。這種焊接方法就是原子氫焊。原子 氫焊并未得到廣泛應用，僅在20世紀30~40年代用到個別的特殊場合，后來又用來焊接工具鋼。
H.M.Holbert和P.K.Dever進行了與Alexander和Langmuir類似的研究工作，但采用是氬氣和氦氣。他們于1926年中請了有關專利，專利書中闡述了一種利用電弧周圍的外回國氣休進行保護的電弧焊方法，這種方法就是鎢極握弧焊的雛形，他們還設計了同心噴嘴，焊絲從噴嘴中送出，這是后來的熔化極氣體保護焊的雛形。鎢極握弧焊和熔化極氣體保護焊后來得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。
螺柱焊(圖1.21)是1930年在美國紐約海軍船塢中發(fā)明的，最初用來將木制裝飾件通過 螺柱連接到金屬表面上。這種方法通過一把能自動控制電弧燃燒時間的特殊焊槍將螺柱焊接到基體金屬表面。螺柱端部通常套上一瓷環(huán)或導電藥室，用來保護電弧和熔化金屬，提高焊縫性能。螺柱焊主要用于造船、鍋爐制造及建筑工業(yè)。
被廣泛采用的自動焊方法是埋弧焊自動焊(圖1.13)。這種方法是美國國家管道公司發(fā)明的，賓夕法尼亞州麥基斯波特市鋼管廠首先用這種方法焊接了鋼管的縱縫。1930年Robi-noff申請了該方法的專利，而后來又賣給了Linde航空制品公司。1938年，該方法開始用于船舶制造及軍工廠。它是最高效的焊接就去之一，至今仍在廣泛使用。
鎢極氬弧焊(圖1.14)起源于C.L.Coffin在非氧化性氣氛中進行焊接的構想，他在1890獲得該構想的專利。20世紀20年代Hobart和Dcvcrs先后對該構想進行了改進，分別利用氦氣和氬氣作保護氣體進行焊接。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)斗機鎂部件的焊接需求刺激了該方法的迅速發(fā)展。
Northrup Aircraft公司與Dow化學公司的工程師聯合發(fā)明了一種適合于鎂的焊接方法，而Hobart和Devers發(fā)明的惰性氣體保護焊不僅是鎂的理想焊接方法，也是鋁合金及不銹鋼的理想焊接方法。該方法直到1941年才得以完善，被命名為氦弧焊，因為最初采用的保護氣體為氦氣。Meredith獲得了氦弧焊的專利權。后來，專利權又被授予給發(fā)明了水冷式焊槍的Linde航空制品公司。自此，鎢極惰性氣體保護焊成為一種重要的焊接方法。
1948年，在Air Reduction公司的資助下， Battelle Memorial研究所成功地開發(fā)出熔化極氣體保護焊(GMAW)，見圖1.15.這種方法采用的保護氣體類似于鎢極惰性氣體保護焊，但用連續(xù)送進行的焊絲代替了鎢極。最初，主方法采用的是粗焊絲配陡降外特性電源的匹配方式，其使用范圍有限;而在引入了細燭絲配平特性電源的匹配方式后，其應用范圍顯著擴大。H.E.Kennedy最先獲得了該方法基本原理的專利。GMAW最初用來焊接有色金屬。鑒于這種方法具有熔敷速度高的特點，后來，很多用戶開始嘗試將這種方法用于鋼的焊接。由于惰性氣體的價格較高，這種方法的使用成本很難在短期內降下來。
1953年，Lyubavski和Novoshilov發(fā)明了CO2氣體保護焊。這種方法一問世就立即得到了高度重視，因為它使用的設備與熔化極惰性氣體保護焊相同，但使用成本低，因此非常適合于鋼的焊接。CO2電弧溫度很高，利用粗焊絲焊接時需要使用很大的電流才能保證電弧的穩(wěn)定，因此，只有在采用了細焊絲和經過改進的弧焊電源后，這種方法才獲得了廣泛應用。
改進后的焊接工藝為短路過渡工藝，被稱為“細絲”、短弧、短路過渡CO2焊”，這種工藝改進是在1958年末至1959年初完成的。短路過渡CO2焊適合于全位置焊接和薄板的焊接，目前已成為應用最廣泛的一種熔化極氣體保護焊。
熔化極惰性氣體保護焊的另一種改進形式是混合氣體保護焊，利用惰性氣體和少量氧氣或二氧化碳的混合氣體作保護氣體，以實現穩(wěn)定的噴射過渡。從20世紀60年代，這種混合氣體保護焊就開始得到廣泛應用。后來，又利用脈沖電流代替了一般的直流電流，出現了熔化極脈沖氬弧焊。焊接時，電流以一定的頻率交替地從峰值電流切換為基值電流。最初的脈沖頻率等于網壓頻率的2倍，而目前使用的頻率有多種。今天，這種熔化極脈沖氬弧焊的應用越來越普遍。
CO2氣體保護焊產生不久，一種特殊的焊絲---------藥芯焊絲問世。藥芯焊絲又稱管狀焊絲，鋼絲本身為管狀，中間填充了一定成分的焊劑。藥芯焊絲CO2氣體保護焊(圖1.16)又稱為比保護焊，電弧不但受外加氣體的保護，而且焊劑中產生的氣體也提供保護。這種方法是由Bernard發(fā)明的，并于1954年對外宣布;1957年美國國家鋼瓶氣體公司又重新提出這種方法時，Bernard獲得了專利權。
1959年，一種不需要使用外加保護氣體的藥芯焊絲問世。利用主焊絲進行的焊接稱為自保護焊。無論是自保護焊還是藥芯焊絲CO2氣體保護焊均已到了廣泛應用，且其應用范圍仍在不斷擴大。
在1958年的布魯塞爾世界博覽會上，蘇聯公布了電渣焊的應用情況。自1951年開始，蘇聯就開始使用電渣焊，這種焊接方法是在美國R.K.Hopkin的工作基礎上開發(fā)而成的R.K.Hopkin在1949年就獲得了有關專利在此以前，R.K.Hopkin提出的方法一直沒有得到實際應用。烏克蘭的巴頓焊接研究所以及捷克斯洛伐克的焊接研究實驗室對該方法進行了完善并制造了所需的設備。在美國，通用電機公司的芝加哥電力機車分部首次使用了這種方法。1959年這種方法被用來焊接柴油發(fā)動機組本體。這種方法及其改進行形式------熔嘴電渣焊主要用來焊接大厚度材料。
1961年，另一種立焊方法---------氣電焊在Arcos公司問世。這種方法采用與電渣焊類似的設備，但采用明弧作熱源，而不是熔渣電阻熱作熱源。最初采用藥芯焊絲，并利用外加氣體進行保護。最近，也有采用自保護焊絲或者實心焊絲和保護氣體進行氣電焊。氣電焊的可焊厚度小于電渣焊。
1957年，Gage發(fā)明了等離子弧焊。等離子弧也可用于噴涂切割，噴涂材料可是線材，也可以是粉末。
法國人發(fā)明了電子束焊，這種焊接方法利用真空室內的聚焦電子束作熱源。電子束焊已得到廣泛應用。最近，日本人成功地將這種方法用于厚壁壓力容器的焊接，其應用范圍正日益擴大。在美國，電子束焊的用戶主要分布在電力機車和航空發(fā)動機制造業(yè)。
摩擦焊是蘇聯發(fā)明的，這種方法利用相對旋轉和頂鍛壓力共同作用下產生的摩擦熱來進行焊接，又稱慣性摩擦焊。由于設備及工具的一次成本較高，這種特殊的焊接方法主要用于大批量集中生產。
激光焊是最新的一種焊接方法，產生于1951年。由于能量密度非常高，激光束被認為是一種效率非常高的熱源。激光束還用來切割金屬和非金屬。激光速焊最初的問題是能量脈沖持續(xù)時間很短，但現在已制造出了連續(xù)脈沖激光器。激光焊的典型應是汽車車身的焊接。
未來生產制造過程中不可避免地會提出各種新要求，為了滿足這些要求，上述焊接方法會不斷得以改進。但應該注意到，經改進的方法并不是獨立的焊接方法，而是已有焊接方法的變種。
