焊接技術(shù)工作總結(jié)

焊接技術(shù)工作總結(jié)

近年來，航空航天、交通運(yùn)輸、海洋工程等工業(yè)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了焊接技術(shù)的發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)、材料、使用條件的多種多樣，對(duì)焊接質(zhì)量的要求越來越高，焊接工作量逐漸上升。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)焊接工作量已達(dá)到世界焊接強(qiáng)國(guó)的水平[1]。因此，提高焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷存在的高效焊接方法成為實(shí)際生產(chǎn)的迫切要求。目前，大量高效焊接方法和不同焊接工藝的組合都已應(yīng)用于各種不同生產(chǎn)的場(chǎng)?lt;sup>[2,3]

提高焊接生產(chǎn)效率，一方面是為了降低焊接成本。JTusek[4]指出，焊接生產(chǎn)效率，從某種角度上講，主要是由單位時(shí)間內(nèi)填充金屬的熔化量-熔敷速度來衡量的。但提高熔敷速度意味著熱輸入的增加，對(duì)于采用單一電弧焊接而言，為了防止由于熱輸入增加而引起的焊接變形，一般采用提高焊接速度。但因焊接速度的提高易產(chǎn)生未焊透、焊道不連續(xù)、咬邊等缺陷，應(yīng)用雙弧焊可避免上述缺陷的產(chǎn)生[5]。目前，從國(guó)內(nèi)外對(duì)雙弧焊接工藝方法研究的現(xiàn)狀來看，按電弧的種類與位置來分，其研究主要集中在三個(gè)方面：?jiǎn)蚊骐p弧焊、復(fù)合雙弧焊、雙面雙弧焊。本文將分別對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行綜合論述與分析。1單面雙弧焊

單面雙弧焊一般而言就是指雙絲焊接，它包括采用單個(gè)焊槍配上填絲或雙焊絲和雙焊槍的雙絲焊接。由于單面雙弧提高了焊接速度，減小了單位時(shí)間內(nèi)焊縫成形的熱輸入，因而熱影響區(qū)減小，接頭力學(xué)性能提高[6]。對(duì)于雙弧焊的研究，國(guó)內(nèi)外都是從雙絲埋弧焊開始的，該技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，后來又在窄間隙焊上得到了應(yīng)用，近幾年來對(duì)雙絲熔化極焊研究的相對(duì)比較多。

雙絲埋弧焊的最早應(yīng)用在1948年。雙絲埋弧焊包括單電源雙絲和串列雙弧兩種。串列雙弧中雙絲的每一根焊絲由一個(gè)電源獨(dú)立供電，它具有熔深最大、熔敷速度較高、焊縫金屬稀釋率接近單絲埋弧焊的特點(diǎn)，因而提高了焊接速度與焊接質(zhì)量。單電源則可以獲得較高的熔敷速度和稀釋率，但熔透能力比單絲埋弧焊低，因而適于窄間隙焊。現(xiàn)在雙絲埋弧焊已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)?lt;sup>[8~10],特別是采用單電源的雙絲窄間隙埋弧焊在壓力容器及核動(dòng)力裝置得到了應(yīng)用，解決了兩側(cè)未熔合問題，并且提高了生產(chǎn)效率。但是由于埋弧焊熔池不可見，加之只適于平焊位置，因此這種方法有較多限制。隨著熔化極氣體保護(hù)焊的應(yīng)用普及，對(duì)熔化極氣體保護(hù)雙弧焊的研究也比

較?lt;sup>[12-14]，其最早應(yīng)用是在1955年[15]。國(guó)內(nèi)研制了雙焊絲的CO2氣體保護(hù)焊新工藝，用于電機(jī)機(jī)座焊接。實(shí)際應(yīng)用證明它可以減小焊接變形，提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件，節(jié)約焊接材料[16]。加拿大焊接研究所也研制了脈沖雙焊絲GMAW焊接設(shè)備用于窄間隙的高強(qiáng)鋼焊接，該系統(tǒng)組成原理圖見圖1，兩電弧分別采用不同的電源供電，利用兩電源脈沖峰值的相移來控制雙絲的焊接，解決電磁場(chǎng)的相互干擾問題，成功地解決了窄間隙側(cè)壁熔合問題[17]。日本的NKK船廠采用了雙高速旋轉(zhuǎn)電弧的焊接工藝，用于角焊縫的焊接，它采用了富氬氣體作為保護(hù)氣體，一個(gè)為引導(dǎo)焊槍，另一個(gè)為訓(xùn)練焊槍。奧地利弗尼斯公司成功開發(fā)了單槍雙絲MIG焊技術(shù)，該技術(shù)焊接效率高，焊接變形小，焊槍小巧可達(dá)焊件任何位置。

近幾年來，鋁合金等有色金屬及復(fù)合材料在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，因此鋁合金的雙弧焊研究也比較廣泛[7]。在日本開發(fā)了TIG-2Y/G（TIG雙絲磁控法）和MIG-1Y（MIG單絲磁控法），見圖2。TIG-2Y/G焊接方法，是在鎢極的后端加上用于控制電弧的磁控制器，兩根絲同時(shí)送進(jìn)，間距為2mm。這種方法與普通TIG焊相比，在相同的電流情況下，具有較高的的熔敷金屬和淺的熔池。MIG-1Y/G焊接方法，是由MIG焊槍、磁控裝置及填絲裝置組成。這種方法由于電極焊絲和填充焊絲同時(shí)熔化，在相同的焊接電流條件下比通常的MIG焊熔敷金屬量提高1.5倍。同時(shí)，由于磁控制器改善了焊道的凸起及咬邊現(xiàn)象，提高了焊接效率和焊縫質(zhì)量。在鋁合金的焊接中，日本還開發(fā)了雙絲焊接技術(shù)，雙絲焊法的消耗電極焊絲在前，填充焊絲在后，近于平行地配置在噴管內(nèi)進(jìn)行焊接。在消耗電極形成的熔池內(nèi)插入焊絲，再由熔池?zé)崃咳刍�填充焊絲，這樣焊絲熔化速度得到提高，提高了生產(chǎn)率，并降低了熔池溫度，冷卻速度增加，變形減小。

總之，現(xiàn)在單面雙弧焊的工藝（包括埋弧焊和氣體保護(hù)焊）相對(duì)已經(jīng)比較成熟，在生產(chǎn)中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)的單面雙弧焊正朝著多絲弧焊、脈沖協(xié)同控制雙弧和設(shè)備的輕巧靈活方向發(fā)展。2復(fù)合雙弧焊

復(fù)合雙弧是指采用不同種類的電弧或熱源相結(jié)合進(jìn)行焊接的方法。對(duì)于復(fù)合雙弧的研究，電弧并不限于普通意義的電弧概念，它也包括了電子束、激光等高能束熱源。2．1電子束-等離子�。≒A）

電子束焊接是一種高能束焊接方法，適合于不銹鋼、鋁合金等其它有色金屬及高強(qiáng)合金鋼的焊接。非真空電子束由于電子束在大氣中散射、能量損失等原因，因而發(fā)展比較緩慢。哈爾濱焊接研究所提出了新型非真空電子束焊接方法，即電子束-等離子弧焊接（圖3）它采用電子束與等離子弧相串聯(lián)，疊加起來進(jìn)行焊接，電子束通過真空和等離子槍的陰極進(jìn)入大氣，穿過等離子弧以后熔化金屬，進(jìn)行焊接。這樣可以減小電子束能量損失，也有助于等離子弧穩(wěn)定，等離子弧可以很好的保護(hù)焊接熔池，并作為附加熱源，可預(yù)熱工件，有助于改善焊縫成形，增加熔深。

2．2激光-電�。═IG,MIG，PA）

激光-電弧焊接法是在20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的一種新型焊接方法。它利用電弧對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，以增強(qiáng)工件對(duì)激光的吸收率，同時(shí)電弧被激光吸引，在調(diào)整焊接條件下得到穩(wěn)定電弧。

天津大學(xué)對(duì)激光-電弧的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，得出結(jié)論認(rèn)為在高速焊接條件下，激光-TIG焊可以得到穩(wěn)定電弧，增加熔透，改善焊縫成形，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭[11]。德國(guó)JWendelftorf等對(duì)激光-TIG�。▓D4）進(jìn)行了研究，激光束采用0.1~1KW的低功率激光電源，激光集中于工件表面的電弧根部，實(shí)驗(yàn)證明能夠明顯提高低電流和弧長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)的電弧穩(wěn)定性，可以最大限度的增加焊接速度與焊接熔深。

日本四國(guó)工業(yè)技術(shù)研究所在對(duì)激光-MIG焊進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)激光束焦點(diǎn)置于熔池最深處時(shí)，電弧力將熔化金屬排開，形成表面下陷低坑，以獲得最大熔深。

英國(guó)Convertry大學(xué)高級(jí)連接技術(shù)研究中心對(duì)等離子弧-激光焊接（PALW）進(jìn)行了研究，其實(shí)驗(yàn)裝置見圖5。實(shí)驗(yàn)中采用400WCO2激光器，等離子弧電流為60A，用于焊接0.5~1mm的薄板，實(shí)現(xiàn)了全熔透，增強(qiáng)了單位面積的熱輸入，即增加了熔深或提高了焊接速度。并且等離子弧吸收了激光光子，增強(qiáng)了激光的效率及電弧的穩(wěn)定性。PALW焊接方法的優(yōu)點(diǎn)就是顯著提高了焊接速度，在焊接鋁合金時(shí)不用預(yù)先清理等，并適合于焊接不銹鋼、Ti合金等其它有色金屬。

2．3等離子-MIG焊（PA-MIG）等離子-MIG焊是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種復(fù)合電弧焊接方法。荷蘭菲力浦公司焊接研究所對(duì)等離子弧-MIG焊進(jìn)行了深入的研究，在MIG焊中，電弧存在于焊絲與工件之間，焊絲、電弧和熔池用氬氣、氦氣或其混合氣體來保護(hù)。等離子-MIG焊焊絲和MIG電弧被電離氣體所包圍，它是由通過等離子鎢極與工件之間電弧形成的，其系統(tǒng)原理圖見圖6。該方法電弧燃燒穩(wěn)定，保護(hù)效果好，因而氣孔傾向比MIG焊小，等離子體的陰極霧化清除了氧化膜，并且將熔滴和熔池的前端與空氣隔離，因而有助于獲得優(yōu)質(zhì)焊縫，適合于Al、Mg及其合金的單面焊接。哈爾濱焊接研究所對(duì)單電源等離子-MIG焊進(jìn)行了研究，它采用單電源同時(shí)為等離子弧和MIG弧供電，兩個(gè)電弧可以同時(shí)穩(wěn)定燃燒。采用合適的工藝參數(shù)可以進(jìn)行薄板高速完全熔透的焊接。

2．4TIG-MIG焊

日本小林秀雄等對(duì)TIG-MIG復(fù)合電弧法進(jìn)行了研究（圖7），并用來焊接復(fù)合材料，其特點(diǎn)是在TIG和MIG電弧電流分配得當(dāng)時(shí)，熔深比其它方法小得多，而且電弧非常穩(wěn)定。我國(guó)的吳志強(qiáng)等也對(duì)單電源TIG-MIG串聯(lián)電弧工藝及設(shè)備進(jìn)行了研究，TIG電弧作為前導(dǎo)電弧，有預(yù)熱作用，增加了焊接熱輸入，熔深也相應(yīng)的增加。俄國(guó)的ОрлапнМ等采用非熔化極與熔化極來進(jìn)行Al活塞的堆焊，雙弧堆焊過程是在非熔化極和熔化極交替燃燒中，形成一個(gè)焊接熔池。熔化極電弧形成所需的熔深，非熔化極電弧用于輔助堆焊層的補(bǔ)充合金化，它能使堆焊金屬獲得細(xì)的結(jié)晶組織，且使強(qiáng)化的金屬間化合物強(qiáng)化相分布均勻。

總之，對(duì)復(fù)合電弧焊接工藝的研究雖較廣泛，但對(duì)于各種復(fù)合電弧作用的機(jī)理研究仍然不夠深入，復(fù)合電弧的應(yīng)用技術(shù)還不夠成熟，且由于其成本較高及設(shè)備的復(fù)雜程度的限制，在生產(chǎn)中的應(yīng)用還不夠廣泛。3雙面雙弧焊

雙面電弧焊接（DSAW）是一種新近發(fā)展的新工藝，是指采用兩個(gè)同種電弧或不同的電弧在工件的兩面同時(shí)操作的焊接工藝。它的應(yīng)用極大地促進(jìn)了焊接生產(chǎn)率的提高，但它易受焊接位置限制。

3．1雙面雙弧非對(duì)稱焊

對(duì)于雙面雙弧非對(duì)稱焊的研究相對(duì)而言較少，在公開的報(bào)道中，哈爾濱鍋爐廠和東方鍋爐廠于1993年從日本三菱重工公司引進(jìn)了雙MIG氣體保護(hù)自動(dòng)焊，使其生產(chǎn)能力大幅提高，其工藝特點(diǎn)是采用雙電源而且上下兩槍一前一后。南京晨光機(jī)器廠開展了雙面TIG焊的研究，它是從聯(lián)邦德國(guó)引進(jìn)的一種特殊焊接技術(shù)（圖8），是由兩名焊工分別在工件的正反面自上而下的同時(shí)進(jìn)行垂直的手工鎢極氬弧焊，兩槍間距保持一個(gè)熔池長(zhǎng)度。利用電弧作用力和氬氣吹力形成一個(gè)向上的托力，并與熔池的表面張力對(duì)熔池起著支撐作用，從而防止了熔池金屬下淌而獲得完美的焊縫，接口間隙大，焊接性好，減小了夾渣和氣孔傾向，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。

3．2雙面雙弧對(duì)稱焊

雙面雙弧對(duì)稱焊技術(shù)可徹底消除未焊透缺陷，最大限度地降低焊接變形。周大中等根據(jù)繩索取芯鉆桿焊縫內(nèi)表面不得有余高的要求，提出了鉆桿外等離子弧焊（PAW）和鉆桿孔內(nèi)鎢極氬弧焊（TIG）同時(shí)進(jìn)行的PAW-TIG聯(lián)焊方法，盡管該工藝的適用范圍很窄，但其焊接生產(chǎn)效率卻非�？捎^。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的高洪明等對(duì)雙TIG電弧雙面對(duì)稱焊進(jìn)行了研究，取得一定的研究成果。大慶石油化工總廠機(jī)修廠在鋁料倉(cāng)的縱、環(huán)縫焊接中，采用了MIG-MIG電弧內(nèi)外側(cè)同步焊的技術(shù)，實(shí)踐證明采用熔化極內(nèi)外側(cè)同步半自動(dòng)氬弧焊的焊接方法，提高了生產(chǎn)效率，保證了焊接質(zhì)量，節(jié)省了焊接材料。

美國(guó)Kentucky大學(xué)張?jiān)Ｃ鞯热嗽趥鹘y(tǒng)雙面電弧焊接基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步研究，采用單電源的等離子弧（PA）和鎢極氬�。═IG）對(duì)焊縫正反面同時(shí)施焊（圖9），通過TIG弧擴(kuò)大了等離子弧的小孔效應(yīng)，顯著提高了焊接生產(chǎn)效率，提高了熔合比，增加了熔深，減小了熱影響區(qū)及焊接變形，能夠得到滿意的力學(xué)性能，適合于中厚焊接。美國(guó)同時(shí)也開展了對(duì)雙TIG弧雙面對(duì)稱焊的研究，并已成功地應(yīng)用于201*T6鋁合金火箭發(fā)動(dòng)機(jī)圓柱筒體的焊接。

目前，對(duì)雙面電弧焊（DSAW）的研究尚不夠深入、也不夠成熟，但其工藝的應(yīng)用顯著提高了焊接生產(chǎn)效率，減小焊接變形，改善了焊縫質(zhì)量。雖然存在焊接位置的限制，但雙面電弧焊仍不失為一種高效焊接方法，具有較好的發(fā)展前景。4結(jié)語

雙弧焊接作為一種高效節(jié)能、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的焊接工藝方法，在實(shí)際生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，雙弧焊接技術(shù)必將得以完善和發(fā)展，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)新的電弧組合焊接工藝方法。雙弧焊接的應(yīng)用范圍也將擴(kuò)大，并促進(jìn)焊接技術(shù)的更大發(fā)展。

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焊接技術(shù)工作總結(jié)

近年來，航空航天、交通運(yùn)輸、海洋工程等工業(yè)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了焊接技術(shù)的發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)、材料、使用條件的多種多樣，對(duì)焊接質(zhì)量的要求越來越高，焊接工作量逐漸上升。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)焊接工作量已達(dá)到世界焊接強(qiáng)國(guó)的水平。因此，提高焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷存在的高效焊接方法成為實(shí)際生產(chǎn)的迫切要求。目前，大量高效焊接方法和不同焊接工藝的組合都已應(yīng)用于各種不同生產(chǎn)工藝中。

提高焊接生產(chǎn)效率，一方面是為了降低焊接成本，提高焊接生產(chǎn)效率，從某種角度上講，主要是由單位時(shí)間內(nèi)填充金屬的熔化量-熔敷速度來衡量的。但提高熔敷速度意味著熱輸入的增加，對(duì)于采用單一電弧焊接而言，為了防止由于熱輸入增加而引起的焊接變形，一般采用提高焊接速度。但因焊接速度的提高易產(chǎn)生未焊透、焊道不連續(xù)、咬邊等缺陷，應(yīng)用雙弧焊可避免上述缺陷的產(chǎn)生。目前，從國(guó)內(nèi)外對(duì)雙弧焊接工藝方法研究的現(xiàn)狀來看，按電弧的種類與位置來分，其研究主要集中在三個(gè)方面：?jiǎn)蚊骐p弧焊、復(fù)合雙弧焊、雙面雙弧焊。1、單面雙弧焊

單面雙弧焊一般而言就是指雙絲焊接，它包括采用單個(gè)焊槍配上填絲或雙焊絲和雙焊槍的雙絲焊接。由于單面雙弧提高了焊接速度，減小了單位時(shí)間內(nèi)焊縫成形的熱輸入，因而熱影響區(qū)減小，接頭力學(xué)性能提高。對(duì)于雙弧焊的研究，國(guó)內(nèi)外都是從雙絲埋弧焊開始的，該技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，后來又在窄間隙焊上得到了應(yīng)用，近幾年來對(duì)雙絲熔化極焊研究的相對(duì)比較多。2、復(fù)合雙弧焊

復(fù)合雙弧是指采用不同種類的電弧或熱源相結(jié)合進(jìn)行焊接的方法。對(duì)于復(fù)合雙弧的研究，電弧并不限于普通意義的電弧概念，它也包括了電子束、激光等高能束熱源。3雙面雙弧焊

雙面電弧焊接（DSAW）是一種新近發(fā)展的新工藝，是指采用兩個(gè)同種電弧或不同的電弧在工件的兩面同時(shí)操作的焊接工藝。它的應(yīng)用極大地促進(jìn)了焊接生產(chǎn)率的提高，但它易受焊接位置限制。3．1雙面雙弧非對(duì)稱焊由兩名焊工分別在工件的正反面自上而下的同時(shí)進(jìn)行垂直的手工鎢極氬弧焊，兩槍間距保持一個(gè)熔池長(zhǎng)度。利用電弧作用力和氬氣吹力形成一個(gè)向上的托力，并與熔池的表面張力對(duì)熔池起著支撐作用，從而防止了熔池金屬下淌而獲得完美的焊縫，接口間隙大，焊接性好，減小了夾渣和氣孔傾向，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。

3．2雙面雙弧對(duì)稱焊

雙面雙弧對(duì)稱焊技術(shù)可徹底消除未焊透缺陷，最大限度地降低焊接變形。周大中等根據(jù)繩索取芯鉆桿焊縫內(nèi)表面不得有余高的要求，提出了鉆桿外等離子弧焊（PAW）和鉆桿孔內(nèi)鎢極氬弧焊（TIG）同時(shí)進(jìn)行的PAW-TIG聯(lián)焊方法，盡管該工藝的適用范圍很窄，但其焊接生產(chǎn)效率卻非�？捎^。實(shí)踐證明采用熔化極內(nèi)外側(cè)同步半自動(dòng)氬弧焊的焊接方法，提高了生產(chǎn)效率，保證了焊接質(zhì)量，節(jié)省了焊接材料。4結(jié)語

雙弧焊接作為一種高效節(jié)能、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的焊接工藝方法，在實(shí)際生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，雙弧焊接技術(shù)必將得以完善和發(fā)展，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)新的電弧組合焊接工藝方法。雙弧焊接的應(yīng)用范圍也將擴(kuò)大，并促進(jìn)焊接技術(shù)的更大發(fā)展。

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