双弧焊接工艺研究现状及发展

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1、双弧焊接工艺研究现状及发展摘要：综合介绍了单面双弧、复合双弧、双面双弧等焊接工艺的最新发展，并就各自的焊接工艺的特点、应用情况及发展前景进行了分析与总结。关键词：双弧双面双弧焊双丝焊复合电弧0前言　　近年来，航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展，极大地推动了焊接技术的发展。伴随着产品、结构、材料、使用条件的多种多样，对焊接质量的要求越来越高，焊接工作量逐渐上升。据资料统计，我国焊接工作量已达到世界焊接强国的水平[1]。因此，提高焊接生产效率和焊接质量，减少焊接缺陷存在的高效焊接方法成为实际生产的迫切要求。目前，大量高效焊接

2、方法和不同焊接工艺的组合都已应用于各种不同生产的场?lt;[2,3]提高焊接生产效率，一方面是为了降低焊接成本。JTusek[4]指出，焊接生产效率，从某种角度上讲，主要是由单位时间内填充金属的熔化量-熔敷速度来衡量的。但提高熔敷速度意味着热输入的增加，对于采用单一电弧焊接而言，为了防止由于热输入增加而引起的焊接变形，一般采用提高焊接速度。但因焊接速度的提高易产生未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷，应用双弧焊可避免上述缺陷的产生[5]。目前，从国内外对双弧焊接工艺方法研究的现状来看，按电弧的种类与位置来分，其研究主要集中在三个方面

3、：单面双弧焊、复合双弧焊、双面双弧焊。本文将分别对这三个方面进行综合论述与分析。1单面双弧焊　　单面双弧焊一般而言就是指双丝焊接，它包括采用单个焊枪配上填丝或双焊丝和双焊枪的双丝焊接。由于单面双弧提高了焊接速度，减小了单位时间内焊缝成形的热输入，因而热影响区减小，接头力学性能提高[6]。对于双弧焊的研究，国内外都是从双丝埋弧焊开始的，该技术已经在生产中得到了应用，后来又在窄间隙焊上得到了应用，近几年来对双丝熔化极焊研究的相对比较多。　　双丝埋弧焊的最早应用在1948年。双丝埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种。串列双弧中双丝的每

4、一根焊丝由一个电源独立供电，它具有熔深最大、熔敷速度较高、焊缝金属稀释率接近单丝埋弧焊的特点，因而提高了焊接速度与焊接质量。单电源则可以获得较高的熔敷速度和稀释率，但熔透能力比单丝埋弧焊低，因而适于窄间隙焊。现在双丝埋弧焊已经在实际生产中得到了广泛的应?[8~10],特别是采用单电源的双丝窄间隙埋弧焊在压力容器及核动力装置得到了应用，解决了两侧未熔合问题，并且提高了生产效率。但是由于埋弧焊熔池不可见，加之只适于平焊位置，因此这种方法有较多限制。　　随着熔化极气体保护焊的应用普及，对熔化极气体保护双弧焊的研究也比较?[12-14

5、]，其最早应用是在1955年[15]。国内研制了双焊丝的CO2气体保护焊新工艺，用于电机机座焊接。实际应用证明它可以减小焊接变形，提高焊接质量和生产效率，改善劳动条件，节约焊接材料[16]。加拿大焊接研究所也研制了脉冲双焊丝GMAW焊接设备用于窄间隙的高强钢焊接，该系统组成原理图见图1，两电弧分别采用不同的电源供电，利用两电源脉冲峰值的相移来控制双丝的焊接，解决电磁场的相互干扰问题，成功地解决了窄间隙侧壁熔合问题&[17]。日本的NKK船厂采用了双高速旋转电弧的焊接工艺，用于角焊缝的焊接，它采用了富氩气体作为保护气体，一个为引

6、导焊枪，另一个为训练焊枪。奥地利弗尼斯公司成功开发了单枪双丝MIG焊技术，该技术焊接效率高，焊接变形小，焊枪小巧可达焊件任何位置。近几年来，铝合金等有色金属及复合材料在焊接生产中的应用越来越广泛，因此铝合金的双弧焊研究也比较广泛[7]。在日本开发了TIG-2Y/G（TIG双丝磁控法）和MIG-1Y（MIG单丝磁控法），见图2。TIG-2Y/G焊接方法，是在钨极的后端加上用于控制电弧的磁控制器，两根丝同时送进，间距为2mm。这种方法与普通TIG焊相比，在相同的电流情况下，具有较高的的熔敷金属和浅的熔池。MIG-1Y/G焊接方法，

7、是由MIG焊枪、磁控装置及填丝装置组成。这种方法由于电极焊丝和填充焊丝同时熔化，在相同的焊接电流条件下比通常的MIG焊熔敷金属量提高1.5倍。同时，由于磁控制器改善了焊道的凸起及咬边现象，提高了焊接效率和焊缝质量。在铝合金的焊接中，日本还开发了双丝焊接技术，双丝焊法的消耗电极焊丝在前，填充焊丝在后，近于平行地配置在喷管内进行焊接。在消耗电极形成的熔池内插入焊丝，再由熔池热量熔化填充焊丝，这样焊丝熔化速度得到提高，提高了生产率，并降低了熔池温度，冷却速度增加，变形减小。　　总之，现在单面双弧焊的工艺（包括埋弧焊和气体保护焊）相对

8、已经比较成熟，在生产中已经得到了较为广泛的应用。现的单面双弧焊正朝着多丝弧焊、脉冲协同控制双弧和设备的轻巧灵活方向发展。2复合双弧焊　　复合双弧是指采用不同种类的电弧或热源相结合进行焊接的方法。对于复合双弧的研究，电弧并不限于普通意义的电弧概念，它也包括了电子束、激光等高能束