双弧焊接工艺研究现状及发展研究

1、    双弧焊接工艺研究现状及发展研究    刘洪斌摘 要：本文通过介绍单面，复合，双面双弧等最新焊接工艺现状，并针对这些双弧焊的不同焊接工艺特点以及应用现状展开分析，希望能给相关工作人员提供帮助。关键词：双弧焊接；工艺；研究；近年来，随着我国航天航空，交通运输，工业建设的发展，也进一步推动了焊接技术的发展，机械制造也取得了不错的成绩，尤其是在双弧焊接方面发展比较迅速。随着社会对于焊接产品的高要求，对于产品的焊接工艺也提出了更高的，要求不断提高焊接水平和优化焊接工艺条件，进而提高焊接接触点的质量，减少焊接接触面，这是提高焊接质量的主要因素。对于双弧焊接来

2、说主要可以按照电弧的种类和位置进行区分。提高焊接效率，一方面是为了能够减少焊接成本，焊接效率主要是由单位时间内填充金属的熔化量也就是熔敷速度来衡量的，提高熔敷速度意味着要增加热输入，对于单一电弧焊接来说，为了能够减少热输入的增加而导致焊接变形，一般会通过采用提高焊接速度的方式，但提高速度也很容易产生未焊接，焊道不连续，咬边等缺陷，而应用双弧焊能够有效避免上述这种缺陷的产生，本次研究，我们主要对单面呼喊和双面双弧焊展开论述。一、单面双弧焊单面双弧焊就是指双丝焊接，是采用单個焊枪搭配上填丝或者由双焊丝和双焊枪的双死焊枪。由于使用单面双弧能够大大提高焊接速度，减小焊缝成型的热输入，进而减小热影响区域

3、，能够大大提高接头力学性能。目前有关双弧焊接的研究国内外主要集中于从双丝埋弧焊，并在工业生产中得到了广泛应用，之后又在窄间隙焊方面得到应用。近几年对于双丝熔化极焊的相关性研究比较多。1948年双丝的埋弧焊开始应用在生产中，双丝埋弧焊包括串列双弧和单电源双丝这两种，前者的双丝中每一个焊丝是由相应的电源提供供电的，齐其熔深比较大，熔敷速度也较高，焊缝金属吸收率接近单丝埋弧焊的特点，进而在焊接质量和速度方面相比后者来说，能够以最高的熔敷速度和稀释率，但相比前者来说，熔透能力较低，仅适用于窄间隙焊。目前的双丝埋弧焊已经被广泛应用于实际生产中，尤其是采用单电源的双丝窄间隙埋弧焊已经在压力容器以及一些核动

4、力装置方面得到广泛运用，有效解决过去两侧未融合的情况，进而提高生产效率。但由于埋弧焊熔池不能准确判断，再加上平焊位置的限制，因此这种方法还存在很多限制条件。随着熔化极气体保护焊的应用，国内外对于熔化极气体保护相关性研究也比较早，国内研制的双焊丝的二化碳气体保护焊接的工艺最初被应用于电机基座的焊接，在实际生产应用中也发现利用这种工艺能够大大减小焊接变形的情况，提高生产质量和焊接效率，能够从一定程度上节约焊接材料。二、复合双弧焊复合双弧焊是用不同的电弧或者热源进行有效结合完成焊接过程的，目前对于复合双弧的相关性研究来看，电弧不仅限于普通的电弧，它包括了电子束，激光等高能束电源。首先，电子束焊接是一

5、种高能束焊接，适用于铝合金，不锈钢等有色金属的焊接，非真空的电子束是由于电子束在大气中出现能量损失和散射等情况，因而其发展受到一定程度的限制。哈尔滨焊接研究所提出了非真空新型的电子束焊接，也就是利用电子束-等电子弧的焊接方法，其利用电子束与等离子枪进行串联起来完成焊接过程。电子束可以通过真空和等离子枪的阴极进入大气之后再通过等电子弧来熔化金属，完成焊接，这样能够有效减少能量损失，有助于提高等离子弧的稳定性，将使其更好地保护焊接熔池，并为其提供稳定的热源，进而可以以附加热源的形式起到工件预热的作用，有效改善焊缝成形，增加熔深。其次激光-电弧的焊接是上世纪七十年代出现的一种焊接方法，它可以利用电弧

6、来完成预热工件，增强工件对于激光的吸收率，同时受激光对电弧的吸引作用，在调整焊接的情况下能够获得稳定的电弧，国内对于激光-电弧的作用机理也进行了不断地研究，最终获得的结论是在处于高速焊接的情况下，激光-电弧能够获得稳定的电弧，增加熔透，有效改善焊缝成形，进而获得高质量的焊接接头。国外在研究激光-电弧方面认为，激光束可以采用1000瓦的低功率激光电源，将激光束集中于工件的电弧根部，通过实验表明利用这种方法能够显著提高低电流和弧长较长的电弧稳定性，以最大的程度增加焊接速度与焊接熔深。日本研究所在进行激光-电弧研究时发现激光束交点位于最深的熔池时，此时电弧力会将金属熔化排开，形成表面下陷，以获得最大

7、的熔深。等离子-电弧焊接汗也是一种常见的复合电弧焊接的方法，荷兰在对等离子弧和电弧焊进行研究时发现在电弧焊接过程中，在焊丝与工件之间会存在电弧，焊丝，电弧以及熔池可以通过氦气，氩气等其他混合气体起到保护的作用，等离子电弧焊的焊丝以及电弧是被电离气体保卫的，其通过等离子钨极以及工件之间的电弧而形成。利用这种方法进行焊接能够稳定燃烧，使其更好地起到保护作用，由于气孔比的倾向小，等离子的阴极雾化能够减轻生成的氧化膜，并且将熔滴和熔池的前端和空气隔离，进而有助于获得高质量的焊缝，适用于合金的单面焊接以及铝镁金属的焊接。哈尔滨研究所对于单电源等离子-电弧焊接的研究过程中发现可以采用单电源，同时为等离子弧

8、和电弧供电，两个电弧可以同时达到稳定的燃烧条件，采用合适的工艺参数能够进行薄板高速完全熔透的焊接。最后采用激光-电弧焊接的复合焊接方法可以用来焊接一些复合材料，尤其是在激光和电弧的电流分配过程中分配得当的过程下，熔深要比其他方法小，而且获得的电弧比较稳定。我国对于单电源激光-电弧焊接工艺和设备的研究过程中发现激光-电弧作为一种前导电弧，能够起到预热的作用，增加焊接的热输入，进而增加熔深。我国学者采用非熔化极和熔化极进行铝活塞的堆焊，双弧堆焊时，在非熔化极电弧和熔化极之间进行交替燃烧，能够形成焊接熔池，熔化极电弧形成所需的熔深以及非熔化极电弧运用于辅助堆焊层的补充合金化，能够使堆焊金属、获得较小

9、的结晶组织，且能够强化金属间化合物，使其分布均匀。总而言之，目前对于复合电弧焊接工艺的研究结果但对于各种复合电弧的具体研究机理还不是很明确，而且复合电弧的应用技术是不够成熟，前期的生产成本和设备的限制因素较多，在生产中还不能做到广泛运用。三、双面双弧焊双面双弧焊接也是一种新型的焊接工艺，利用两个同种的电弧或者不同的电弧在工件的两面进行同时焊接，能够大大提高焊接生产率，但是这种方法很容易受到焊接位置的影响。首先，南京公司引进了双面双弧非对称的焊接机器，在焊接过程中是由两个焊工同时对工件的两面进行焊接，由上而下完成焊接过程，两个焊枪的间距保持在熔池的长度范围，这种方法目前已经被广泛用于各个大型的工厂中。其次，对称式双面双弧焊接这种方法能够从根本上解决过去焊接时存在部分位置未焊接的缺陷，同时在焊接件的表面焊接能够极大程度减小焊接件变形。我国著名学者周大中提出了两种新型的焊接方法：针对钻杆的等离子弧焊和钻杆的打孔处的焊接方法，虽然这两种方法存在使用限制，但这两种方法的焊接效率是所有焊接方法中最高的，因此采用这两种焊接方法赢得了很多大型工厂的亲睐。小结总而言之，双弧焊接是一种高效，节约能源，经济化的新型焊接方法，在实际生产中具有广泛的应用前景。随着我国焊接技术的发展，双弧焊接技术不断进行完善和改进，同时还会出现新型的电弧焊接工艺，使得双弧焊接的应用范围越来越广，并进一步推动我国焊接技