雙弧焊接工藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展

劉培毅

摘要：本文詳細(xì)的介紹了單面雙弧焊接方法、復(fù)合雙弧焊接方法、雙面雙弧焊接方法等焊接方法的最新研究情況，并就各自焊接工藝的特點(diǎn)作出了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：雙弧；雙面雙弧焊；雙絲焊；復(fù)合電弧

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，航空航天、海洋建設(shè)、運(yùn)輸?shù)缆返裙I(yè)都得到快速的發(fā)展。在工業(yè)發(fā)展的同時(shí)，機(jī)械行業(yè)也取得了翻天覆地的變化，特別在雙弧焊接方面更是取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。隨著社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)產(chǎn)品的焊接工藝也是提出了更多苛刻的要求。提高焊接工藝水平和焊接接觸點(diǎn)的質(zhì)量、減少焊接接觸面的缺陷是提高焊接質(zhì)量的重要措施。對(duì)雙弧焊接的分類(lèi)方式主要按焊接時(shí)電弧的位置和電弧的種類(lèi)來(lái)劃分的。雙弧焊接可分為三類(lèi)：?jiǎn)蚊骐p弧焊接方法、復(fù)合雙弧焊接方法、雙面雙弧焊接方法。本文主要針對(duì)這三個(gè)類(lèi)型進(jìn)行闡述和分析。

1.單面雙弧焊接方法

一般情況下，單面雙弧焊是指雙絲焊接。單面雙弧焊包括兩種：第一、采用一個(gè)焊槍和焊絲組成的焊接；第二、采用兩個(gè)焊絲和兩個(gè)焊槍組成的雙絲焊接。單面雙弧焊在焊接的過(guò)程中提高了焊接的平均速度，加快了焊縫的熱輸入速度。因此單面雙弧焊對(duì)焊件的熱影響區(qū)域很小、焊槍和焊接件的接觸點(diǎn)的力學(xué)性能得到了提高。單面雙弧焊的研究，國(guó)內(nèi)外的知名學(xué)者都是從雙絲焊接開(kāi)始研究的。現(xiàn)在雙絲焊接已經(jīng)在廣大焊接生產(chǎn)中得到應(yīng)用，后來(lái)雙絲焊接也漸漸的在窄間焊接上面得到應(yīng)用。這些年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者也漸漸加大力度投入到雙絲同時(shí)熔化的極焊研究當(dāng)中來(lái)。

在1948年開(kāi)始，就漸漸的有研究人員開(kāi)始研究雙絲埋弧焊。雙絲埋弧焊接有分為兩種：?jiǎn)蝹€(gè)電源的雙絲焊接以及串列的雙弧焊接。串列的雙弧焊接中很多個(gè)電源，每個(gè)電源獨(dú)立給一根焊絲供電。因?yàn)樘峁┑碾娫措娏鞔?，效率高，因而雙弧焊接具有熔深大、熔絲融化速度快、焊接件的金屬稀釋速度跟同個(gè)但系埋弧焊的速度相近等特點(diǎn)。串列的雙弧焊接可以有多個(gè)焊絲同時(shí)工作，因此提高了焊接速度。相比串列的雙弧焊接，單個(gè)電源的雙絲焊接具有更高的熔絲融化速度和金屬稀釋率。

近些年來(lái)，以鋁合金等金屬做為焊接材料的焊接工藝也受到了越來(lái)越多人的關(guān)注。鋁合金焊絲的雙弧焊接研究得最為廣泛。圖1是日本一家公司開(kāi)發(fā)的TIG—2Y/G兩個(gè)電磁閥控制的焊接工具和MIG-1Y單個(gè)電磁閥控制的焊接工具。TIG—2Y/G兩個(gè)電磁閥控制的焊接工具的原理是在鎢極的后面加上電磁控制器。兩個(gè)焊絲間保持2mm的間距同時(shí)工作。TIG—2Y/G兩個(gè)電磁閥控制的焊接工具具有較高的金屬熔敷效率。MIG-1Y單個(gè)電磁閥控制的焊接工具則是包括一個(gè)MIG焊槍和電磁控制閥以及熔絲工具。

圖1 兩個(gè)電磁閥控制的焊接工具

2.復(fù)合雙弧焊接方法

采用不同類(lèi)型的焊槍和電源而組成的焊接方法叫做復(fù)合雙弧焊接方法。復(fù)合雙弧焊接方法按電弧組成方式的不同可以分為激光-電流復(fù)合雙弧焊-、等離子-電子書(shū)焊接等方法

在1970年左右，一種新的焊接工藝出現(xiàn)了——激光-電流復(fù)合雙弧焊方法。激光-電流復(fù)合雙弧焊方法利用電弧與加工件在接觸的過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量使得工件對(duì)激光的吸收程度更高，從而提高了焊接件的質(zhì)量和焊接效率。通過(guò)調(diào)整焊接條件可以獲得穩(wěn)定的焊接電弧。

天津大學(xué)的邵兵對(duì)激光-電流復(fù)合雙弧焊的原理進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明在激光-電流復(fù)合雙弧焊高速焊接的條件下，利用激光-電流復(fù)合雙弧焊可以很快得到穩(wěn)定的電弧、從而以最快的速度增大熔絲的溫度，以保證焊縫的質(zhì)量，獲得良好的焊接接觸面。

日本株式會(huì)社對(duì)激光-電流復(fù)合雙弧焊方法也進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明在熔池的最深的地方積聚了大量的激光束。激光束產(chǎn)生的高熱量將金屬迅速融化開(kāi)，以形成完美的焊接面。如圖2是激光-TIG焊接方法示意圖

圖2 激光-TIG焊接方法示意圖

3.雙面雙弧焊接方法

針對(duì)焊接工藝，人們近些年來(lái)又研究出了一種新型雙面電弧焊接方法。雙面電弧焊接方法是指采用在工件的兩面同時(shí)采用兩個(gè)同種的電弧或者不同的兩種電弧進(jìn)行焊接的焊接工藝。因?yàn)楹附拥膬蓚€(gè)面同時(shí)進(jìn)行焊接，因而可以提高焊接效率，但是對(duì)于一些比較難焊的地方如拐角的地方，這些焊接點(diǎn)是無(wú)法采用雙面電弧焊接方法的。

3.1.非對(duì)稱(chēng)式雙面雙弧焊接方法

南京晨光有限公司引進(jìn)了雙面電弧焊接機(jī)器。該機(jī)器是由兩個(gè)焊工同時(shí)在工件的兩面進(jìn)行焊接。焊接的過(guò)程是自上而下的。兩個(gè)焊槍之間保持有一個(gè)熔池的長(zhǎng)度。該方法自從被引進(jìn)后就受到人們的普遍喜愛(ài)，現(xiàn)在以被廣泛用于各個(gè)大型工廠。

3.2.對(duì)稱(chēng)式雙面雙弧焊接方法

對(duì)稱(chēng)式雙面雙弧焊接方法可以從根本上消除焊件有些地方未被焊接到的缺陷。在同時(shí)對(duì)焊接件表面同時(shí)焊接的過(guò)程可以最大限度的降低焊接件變形的可能性。華中科技大學(xué)的周大中提出兩種新型的焊接方法：針對(duì)鉆桿的等離子弧焊和針對(duì)鉆桿的打孔處的PAW-TIG焊接方法。盡管現(xiàn)在這兩種焊接方法使用范圍比較窄，但是這兩種焊接方法的效率是所有焊接方法中最高的。因此在可以用到該兩種焊接方法的地方，大型工廠普遍都使用該方法。

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