铆接（riveted）、螺栓连接（bolted）和焊接（welded）各有什么优劣？

好的，咱们就来好好聊聊这三种连接方式：铆接、螺栓连接和焊接，说说它们各自的本事和不足，力求讲得透彻，并且绝不让它听起来像机器写出来的。

铆接（Riveted）：那些历史悠久的“钉子”

铆接，顾名思义，就是用铆钉把两个或多个部件连接起来。你想象一下，就像用一个特制的“钉子”，把它穿过要连接的零件，然后把钉子的另一头也弄成一个头部，把零件“锁”在一起。

优点：

可靠性极高，尤其是在振动环境下： 铆接最大的好处就在于它的“一次性”牢固。一旦铆接完成，铆钉被压紧、成型，它就形成了一个非常紧密的连接。不像螺栓，理论上是可以拧松的。这使得铆接在经常受到振动、冲击的场合非常吃香，比如早期的飞机、桥梁、铁路车辆。你想想，如果一个飞机在空中，连接处松动了，那后果可不堪设想。
连接处的韧性和抗疲劳性好： 铆接过程中，材料会发生一定的塑性变形，这使得连接处相对柔软，能吸收一部分能量和冲击。不像焊接，有时会产生应力集中，在反复加载时更容易出现疲劳裂纹。铆接形成的“包容”式连接，对这种动态载荷有更好的抵抗力。
易于检测： 铆接的质量相对容易通过外观检查来判断。看铆钉头是否饱满，与零件表面是否贴合，有没有明显的变形或裂纹，这些都能提供一些信息。
对被连接材料要求相对较低（某些方面）： 早期铆接很多时候可以连接不同种类的金属，或者一些对热处理敏感的材料，因为铆接过程本身产生的热影响相对较小。

缺点：

劳动强度大，效率低： 这是铆接最明显的缺点，尤其是在现代工业生产中。以前都是靠人力或简单的机械工具进行铆接，一个一个地敲打，速度非常慢。即使是现在，用气动或液压铆接工具，也比不上现代的自动化焊接或螺栓安装。
连接重量相对较大： 为了达到牢固的连接，铆钉本身需要一定的尺寸和重量，而且为了固定铆钉，可能还需要在零件上打更多的孔。整体来看，铆接结构的重量会比同等强度的焊接结构要重一些。
连接处需要打孔，影响零件完整性： 铆接必须在零件上打孔，这会在一定程度上削弱零件本身的强度，尤其是在孔的边缘。而且，这些孔洞也可能成为应力集中的地方，或者让腐蚀更容易侵入。
拆卸困难，不适合经常维修的场合： 铆接连接一旦完成，除非把铆钉破坏掉，否则很难拆开。这使得那些需要经常拆卸、维修或更换部件的设备，不太适合采用铆接。
噪音大： 尤其是在用锤子和凿子进行铆接时，会产生非常大的噪音。

螺栓连接（Bolted）：现代工业的“万能钥匙”

螺栓连接，就是用螺栓、螺母和垫圈等配件，通过拧紧，把零件固定在一起。你可以把它想象成一种可逆的、可以随时调整的“临时”固定方式，但一旦拧紧，它也可以非常牢固。

优点：

安装方便快捷，易于自动化： 这是螺栓连接最核心的优势。有了电动扳手、气动扳手，安装速度非常快。而且，整个过程非常容易实现自动化和标准化，大大提高了生产效率。
可拆卸和重用： 螺栓连接最大的特点就是可拆卸。这意味着设备可以方便地进行维修、调整、更换零件，大大提高了维护的灵活性和便利性。
连接强度可控，可靠性高（在正确使用下）： 通过选择合适的螺栓等级、直径、长度，以及控制拧紧力矩，可以精确控制连接的强度。在工程实践中，只要遵循规范，螺栓连接的可靠性是非常高的。
适用于大型结构和现场施工： 很多大型结构，比如钢桥、高层建筑，都是在现场用螺栓组装的。这比在工厂里焊接后再运输要方便得多。
材料适应性广，无需特殊处理： 螺栓连接对被连接材料的种类和厚度限制相对较小，也不需要像焊接那样考虑熔点、热膨胀系数等复杂问题。
不需要对零件进行预处理（如坡口）： 很多情况下，螺栓连接只需要打孔，而焊接则可能需要进行坡口等预处理。

缺点：

需要定期检查和维护，有松动风险： 尽管螺栓很方便，但它也是有“弱点”的。在振动、温度变化等因素作用下，螺栓可能会发生松动，导致连接失效。因此，很多重要的螺栓连接都需要定期检查和紧固。
连接点处应力集中： 螺栓孔本身会造成应力集中，并且螺栓的受力方式通常是剪切和拉伸，这在某些情况下可能不如铆接的“包容”式连接那么耐疲劳。
需要预留螺栓孔，影响零件整体性： 和铆接一样，螺栓连接也需要打孔，这会削弱零件的强度。
对拧紧力矩有要求，需要专用工具： 要想达到理想的连接效果，需要使用扭矩扳手等专用工具来控制拧紧力矩，这增加了对操作人员技能和工具的要求。
可能产生静电积累（在某些特殊场合）： 如果连接的两个金属之间没有良好的导电连接，而又在有静电的环境中，可能会有静电积累的风险。

焊接（Welded）：金属的“生命融合”

焊接，就是利用加热或加压，或者同时利用这两者，使金属零件在分子层面融合在一起。就像把两个金属“融化”了，让它们变成一家人。

优点：

连接牢固，整体性好，承载能力强： 焊接是一种永久性的连接，一旦焊好，两个零件就变成了一个整体。这使得焊接结构具有很高的强度和刚度，能够承受很大的载荷，而且连接处没有松动的风险。
重量轻，结构紧凑： 焊接不需要像螺栓连接那样预留孔洞，也不需要铆钉本身的重量，因此焊接结构通常比铆接和螺栓连接结构更轻巧，也更紧凑。
密封性好： 焊接可以形成完全密封的连接，这对于需要防止气体或液体泄漏的场合非常重要，比如锅炉、管道、油箱等。
材料适应性广（通过选择焊接方法）： 现代焊接技术非常发达，几乎可以焊接各种金属材料，包括一些高强度钢、铝合金、钛合金等。通过选择不同的焊接方法（如电弧焊、激光焊、电阻焊等），可以实现高质量的连接。
外形美观（通常）： 熟练的焊工可以焊出平整、美观的焊缝，使产品看起来更专业、更精致。

缺点：

焊接工艺复杂，技术要求高： 要想焊出高质量的焊缝，需要熟练的操作技巧、精确的工艺参数控制，并且对焊接设备、环境都有一定要求。
对材料的限制和影响： 焊接过程中，被连接的金属会受到高温的影响，可能会发生组织变化，影响材料的性能，比如产生硬化、软化、脆化等。尤其是一些合金钢，焊接后性能可能会下降。
易产生焊接缺陷，需要严格检测： 焊接过程中可能产生气孔、夹渣、裂纹、未焊透等缺陷，这些缺陷会严重影响连接的强度和可靠性。因此，焊接结构通常需要进行X射线探伤、超声波探伤等无损检测。
热影响区（HAZ）的影响： 焊接时，除了焊缝本身，被连接零件的周围区域（热影响区）也会经历加热和冷却，这会对该区域的材料性能产生影响，有时会降低强度或韧性。
焊接变形： 由于焊接过程中局部受热膨胀、冷却收缩，容易在焊件上产生变形，尤其是在焊接大型或薄壁结构时，需要采取措施来控制变形。
不适合经常拆卸的场合： 焊接是永久性连接，一旦焊好，很难拆卸，不适合需要经常维修或更换零件的设备。
潜在的健康和安全风险： 焊接过程中会产生强光、烟尘、高温等，对操作人员的眼睛、呼吸系统等都有潜在的危害，需要做好防护措施。

总结一下：

铆接 就像是老实巴交的“力士”，以其无与伦比的可靠性和抗振性著称，尤其在对连接牢固性要求极高的早期工业和特定场合。但它效率低、劳动强度大，且不易拆卸。
螺栓连接 是现代工业的“多面手”，以其便捷、可拆卸、强度可控的特点，广泛应用于各种领域，尤其适合现场安装和需要经常维护的设备。但它需要注意松动和应力集中问题。
焊接 则是金属的“灵魂伴侣”，能够实现金属的真正融合，带来极致的强度、整体性和密封性。但它工艺复杂，对材料有影响，且不易拆卸，需要严格的质量控制。

选择哪种连接方式，最终还是要看具体的应用场景、对强度、重量、成本、维护性、生产效率等方面的要求，做一个权衡取舍。就像人生一样，没有最好的，只有最适合的。

我从造船角度总结一下：

1. 铆接（riveted）在二战之前的船舶建造上普遍应用，现在已经过时了。 尽管在船舶业淘汰，现代飞机制造依然在使用铆接，但是现代飞机的铆接与二战前的船舶铆接有很大区别。由于需要减轻空重，飞机材料大部分采用的是铝（aluminum）和复合材料（composites）。铝不容易焊接，而复合材料不能焊接。考虑飞机也必须得防水，铆接是飞机建造的最佳选择。
2. 螺栓连接（bolted）大多只用于陆地建筑（楼房、桥梁、起重机、船舶/海洋平台甲板上安装的设施）。螺栓连接的结构容易拆，但是不防渗水，螺栓本身也容易生锈（水可以堆积在螺栓的槽里）。
3. 焊接（welded）基本上是当今船舶业唯一使用的部件连接方法（完全替代了铆接riveted），同时也用于陆地建筑。相比螺栓连接，焊接的优点是不渗水。相比铆接，焊接的优点是速度快，当代的焊接技术质量也更加可靠。缺点是不易拆，拆除时必须炸掉或者切掉，损坏原材料的重用性。

铆接为什么被船舶业淘汰呢？除了建造速度慢以外，二战前的铆接（riveted）船体结构可以比喻成一块苏打饼干，而以现代焊接（welded）技术建造的新泰坦尼克号可以被比喻成一块橡皮泥。

（手不是我的）

任何大型金属结构的要害实际上是位于部件的连接点！无论是船、飞机、车辆还是火箭都是如此。两张连接起来的板子不可能强于一张一次性合成的板子。

关于焊接：保守为上，你不能完全相信工厂里的焊接结果。即使焊接材料比母材料强，交界线上的母材料在焊接后依然会弱化。切记！