TIG焊,等离子焊,电子束焊,高频感应焊双丝焊概述.docx

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1、非熔化极气体保护焊（TIG焊）综述传统TIG焊由于其电极的载流能力有限，电弧功率受到一定限制，使得焊缝熔深浅、焊接速度小，尤其是用于中等厚度的焊接结构时需要开坡口并要进行多层焊，因此其使用受到一定限制。热丝TIG焊是于1956年在传统TIG焊基础上发展起来的一种优质、高效、节能的焊接工艺，其基本原理就是在焊丝送进熔池之前，对焊丝进行加热使其达到一定的预热温度，最终实现高速高效焊接的目的。而对焊丝的加热不仅可以提高焊接速度，而且可以明显改善熔敷率，并且调整了焊接熔池的热输入量，加快了填充丝的熔化速度，降低了

2、母材的稀释率，扩大了传统TIG焊焊接工艺方法的适应性和应用范围，具有较高的经济价值。目前，在国内外热丝TIG焊已经在压力容器、锅炉、高温阀门、高压管道、石化装置、海洋采油设备、军械制造和航空航天工程等高端工业部门用于碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢和镍基合金等重要焊接部件的焊接。也适用于钛合金、铝及其合金等材料的焊接。过去，围绕着焊丝的加热方法及进一步提高其熔敷效率和扩大其适用范围，已开发出许多具体的热丝TIG焊方法，主要分类如图1所示。热丝TIG焊按照焊丝的数量可分为单丝和双丝两种；单丝时按照加热方法的

3、不同分为电阻加热、电弧加热、高频感应加热三种；而且还开发出主要用于大厚板焊接的窄间隙热丝TIG焊、用于薄板堆焊和表面熔敷的超高速热丝TIG焊及新型热丝TIG焊。1单丝热丝TIG焊1.1电阻加热单丝热丝TIG焊日本Hori等提出的热丝TIG焊装置中热丝的加热方式就是电阻加热，将热丝电源的两极分别接在焊丝和工件上，利用电流流过焊丝所产生的电阻热来加热焊丝。设焊丝的伸出长度为e，焊丝的横截面积为S,焊丝材料的电阻率为ρ，焊丝的加热电流为Iw，则在焊丝上产生的电阻热功率PR为PR=(I2-ρe)/S可看出，当焊丝

4、的直径很大、焊丝材料的电阻率很低时，电阻加热的功率将达不到焊丝加热的预热温度，故此方法只适用于大电阻率、较细焊丝加热的情形。焊接电流与热丝电流波形匹配主要分为如表1所示的四种类型。相应的电阻加热热丝TIG焊可以分为DC式、AC式、PH式、HST式等四种。而DC式电阻加热热丝TIG焊存在五大工艺问题，分别是磁偏吹、焊丝电弧现象、最优热丝电源参数调节困难、热丝送进位置波动以及熔化母材金属的能力受限制。而其中磁偏吹是DC式电阻加热热丝TIG焊工艺中最典型的问题。这个磁偏吹现象的发生主要是由于热丝电流所产生的自感

5、应磁场而造成的。PH和HST式电阻加热热丝TIG焊均能有效地抑制磁偏吹现象的发生，其中当用PH式时，热丝电流处于峰值时才会出现磁偏吹，调小脉冲的占空比，磁偏吹发生的时间减少，对焊接工艺的影响相应减小。而当采用HST式时，磁偏吹现象几乎是完全消失。因此，目前有关电阻加热热丝TIG焊的研究几乎都集中于HST式电阻加热热丝TIG焊方法。HST式对焊接电流与热丝电流波形之间的匹配关系要求非常严格。因此，HST式电阻加热热丝TIG焊焊接电源与热丝电源的设计显得尤为重要。之前电阻加热热丝TIG焊是采用双电源形式，即焊

6、接电源和热丝加热电源二者是分开的、相互独立、分别控制的。双电源式电阻加热热丝TIG焊焊接过程中焊接参数与热丝参数是分别调节，焊接过程的不稳定性会使焊接参数实时变化，而热丝参数并未发生相应的变化，必将对焊缝成型产生不利影响。之后，国内外学者均提出了单电源式电阻加热热丝TIG焊，即焊接电源与热丝电源共用一个电源，是将TIG焊焊接电流的一部分分流作为焊丝加热电源。采用单电源式能很好地适应HST式的发展。1.2高频感应加热单丝热丝TIG焊范成磊等提出高频感应加热热丝TIG焊新方法，其原理如图3所示。采用高频感应加

7、热设备，借助高频交变的磁场，在焊丝上形成高密度的涡流，从而达到加热焊丝的目的。与传统热丝TIG焊接相比,其特点是：①加热速度快，热丝效率高，低耗环保；②通过对高频输出电流的控制可以精确地控制焊丝温度；③没有焊丝电流磁场的干扰,消除了磁偏吹现象，可以确保焊接质量；④通过改变输出振荡频率,利用高频感应集肤效应,可以控制感应加热的深度；⑤高频感应加热更好地消除焊丝表面所吸附水分对焊缝的不利影响；⑥适用于各种金属材质的焊丝,特别是低电阻率焊丝的加热。但其缺点是长时间接触高频对人身体健康不利，还有就是高频感应加热的

8、设备比较昂贵。高频感应加热热丝TIG焊在铝、镁及其合金等低电阻率材料的热丝TIG焊焊接中发挥着巨大优势。1.3电弧加热单丝热丝TIG焊吕世雄等提出电弧加热热丝TIG焊方法，其原理如图4所示。此方法的优点是：热丝效率很高；设备简单、成本低；不存在磁偏吹和高频；适用于所有材质的焊丝，特别是有色金属。不足之处就在于施焊过程中电弧加热焊丝部分有微弱的弧光。2新型热丝TIG焊（TOP-TIG）TOP-TIG焊接工艺是由法国SAF公司率先