双弧焊焊接基本特性与应用综述

1、【摘要】本文概述了热丝TIG焊工艺方法的原理、优点和适用范围，指出高端工业部门对热丝TIG焊工艺的需求，详细论述了新型热丝TIG焊工艺方法和参数，重点介绍了标准型热丝TIG焊设备和专用热丝TIG焊设备的技术特性 【关键词】热丝TIG焊；工艺参数；经济价值引言：钨极氩弧焊，在国际上简称TIG焊或GTAW焊。这种焊接方法由于采用惰性气体保护，电弧燃烧相当稳定，焊缝质量十分优异，是高端工业部门焊接制件和精密零部件首选的焊接工艺方法。其主要缺点是焊接效率低，且只适用于薄壁制件。为克服这一不足，于1956年发了热丝TIG焊,英文名称为TIG hot-wire welding。这种方法首先于世纪80年代初

2、在美国工业生产中得到成功的应用，继后在世界各工业发达国家推广应用。图出热丝TIG焊的实况照片。它已经发展成为现代优质高效的焊接方法，应用范围不断扩大，已得到焊接界人士的普遍重视。1 热丝TIG 焊的特点热丝焊的原理：填充焊丝在进入熔池之前约510cm 处开始，由加热电源通过导电块对其依靠电阻热将焊丝加热到预定温度的一种焊接工艺。其特点有以下几个方面：1 热丝TIG 焊的最大特点是焊丝的熔敷率高，熔敷速度可比通常所用的冷丝提高2 倍以上（见图1）；2 焊缝成形美观，可显著减少焊缝咬边的机率，与冷丝相比，它的热输入较均匀，热影响区小，可降低焊接接头的冷淬性。2 热丝TIG焊工作原理热丝TIG焊的工

3、作原理见图2。其中最主要的改进是将填充焊丝送入焊接熔池之前由独立的电源电阻加热到接近填充丝的熔化温度，大大加快了填充丝的熔化度提高了熔敷率，同时调整了焊接熔池的热输入量，降低了母材的稀释率，扩大了焊接工艺方法的适应性和应TIG焊接法用于厚壁部件接头的焊接成为可能。目前，热丝TIG焊可焊的最大壁厚达300mm。图3示出窄间隙热丝TIG焊厚壁接头横截面的宏观照片。从中可见,焊缝横剖面形状均整，无任何焊接缺陷，焊缝组织细密。3 热丝TIG焊的优点和适用范围3.1 热丝TIG焊与普通冷丝TIG焊相比,熔敷率提高近1倍，如图4曲线所示。与常用的传统弧焊方法相比，热丝TIG焊的熔敷率接近采用相同直径焊丝的

4、熔化极气体保护焊和采用4mm、400A条件下的埋弧焊熔敷率，且大大高于焊条电弧焊和冷丝TIG焊，对比数据详见图5曲线；3.2 热丝TIG焊具有传统TIG焊的特点,电弧稳定性高，焊缝成形美观，可以焊制高级材料优质焊缝，且焊接过程无飞溅，焊接区相当清洁；3.3 选用合理的热丝TIG焊焊接工艺参数可将焊缝的母材稀释率控制在较低的水平，适用于不锈钢、镍基合金的表面堆焊。由于焊接熔池的形状易于控制，可以完成大多数形状制件的表面堆焊，内孔堆焊的最小内径为50mm；3.4 对于常规的对接、角接，焊接速度可从手工氩弧焊的20cm/min提高到热丝TIG焊的80100cm/min；3.5 对于厚壁接头，热丝TI

5、G焊可以利用焊缝表面无熔渣、焊缝成形均整等特点，实现厚焊件的窄间隙焊。这不仅提高了焊接效率，而且改善了焊缝的质量。图6示出热丝TIG焊窄间隙焊道的外形，为确保接头的质量创造了先决条件3.6 热丝TIG焊易于实现焊接过程的机械化和自动化，可在厚壁管全位置焊接条件下确保焊道成形良好，因此,也适用于管道安装焊缝全位置自动化热丝TIG焊，并可取得较高的经济效益。图7示出厚壁管对接接头热丝TIG全位置焊的焊接实况。目前，热丝TIG焊已在锅炉、压力容器、高压管道、海洋采油装备、化装置、航空航天工程和军械制造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，但不适用于铝及其合

6、金、铜及其合金等导电性良好的材料焊接。4热丝TIG 焊技术在锅炉管道中的应用在工业生产应用中要大量使用锅炉管道和压力容器等结构，大型管道锅炉制造中，厚度较大的钢板使用越来越多，而且焊接质量要求很高。因此，高质量、高效率的窄间隙焊接方法，将成为这一领域中厚板结构焊接的首选技术。窄间隙热丝TIG焊在众多的窄间隙焊接方法中，由于其具有焊接过程稳定可靠、更低的焊接变形、更小的焊接残余应力以及优良的接头机械性能和卓越的焊缝质量等特点，在一些重要的厚壁构件焊接中得到越来越多的关注和应用。TIG 焊系统的构成热丝TIG焊是在普通TIG焊的基础上增加了系统，即通过独立的焊丝加热电源和加热装置对焊丝进行加热，使

7、得焊丝在被送入熔池前加热到300 500 。因此，与冷丝相比，热丝TIG焊的熔敷率提高两倍，从而提高了焊接效率。系统设备主要由钨极氩弧焊枪、焊接电源、指令控制器、热丝电源、热丝送丝机等组成。若焊接坡口采用窄间隙坡口，由于坡口深而窄，普通焊枪可能伸不到坡口底部，此时需更换特制的窄间隙焊枪。该种焊枪做成扁平状，加水冷、自动送丝、自动提升机构系统，能伸入坡口间隙为10 mm左右的坡口进行焊接，目前能焊接的板厚可达100 mm。在成套窄间隙热丝TIG焊设备生产中，法国POLYSOUDE 公司做得比较好。窄间隙热丝TIG焊接工艺是一种高效、低耗、优质的焊接工艺方法， 对于同壁厚、同直径的集箱产品， 焊缝

8、面积明显减小， 从而缩短了焊接时间， 提高了生产效率。对于筒身直径较小、壁厚较大的产品， 由于埋弧焊的热输入大， 道间温度控制较困难， 对焊缝的力学性能影响较大， 为保证焊接质量， 必须采取停弧控温的措施， 从而无法实现连续焊接， 因此小直径的集箱往往采用手工氩弧焊封底、焊条电弧焊填充盖面的组合焊接工艺， 但是焊条电弧焊受人为因素影响较大， 焊工的操作水平直接影响焊缝的质量。窄间隙热丝TIG焊与焊条电弧焊工艺相比， 可提高效率30%50%， 与埋弧焊相比， 由于热输入较小， 可实现不停弧连续焊接， 焊接效率也大大提高。其优点包括：( 1) 可以同时替代传统的2种或3种组合焊接工艺， 减少了焊接

9、工序转换的环节；( 2) 由于焊接热输入小， 热影响区狭小， 焊接接头冲击韧性好， 焊后残余应力低， 焊缝中氢含量少， 发生焊接裂纹的可能性降低；由于焊缝体积小， 所以焊接收缩量小， 焊接变形较小；( 3) 窄间隙焊坡口角度小， 大大节约了焊接材料和电能消耗， 降低了生产成本。因此， 窄间隙热丝TIG焊应是锅炉集箱、管道环缝焊接的发展方向。该种方法的应用很大程度上解决了大型厚壁构件的焊接难题。热丝TIG 焊与传统焊接工艺方法相比，是一种具有相对竞争优势的焊接工艺方法，其焊接接头具有更小的焊接变形、更低的残余应力、更高的抗腐蚀性能，能得到无裂纹接头，具有优异的接头机械性能和焊缝质量。与其他窄间隙

10、焊接方法相比，除熔敷效率相对较低外，在侧壁熔合和接头的抗裂性等方面具有较明显的优势。因此在电站、阀门、转子、海洋结构物及锅炉管道等重要构件的焊接中得到越来越广泛的应用。目前，窄间隙热丝TIG 焊在国际上已逐渐成为工艺管道焊接的主要技术手段。因此，尽快开展窄间隙热丝TIG 焊设备与工艺的研究开发对焊接领域来说十分必要。5.结论无论从效率，质量还是使用上来说，热丝焊工艺都是一次革新，它使TIG 填充焊有了发展的延伸，它成功的解决了TIG 焊熔敷率不高，速度快时容易咬边等缺陷；可以说热丝TIG焊接工艺的出现，是TIG 焊工艺的一个飞跃，也是TIG 填充焊将来发展的趋势。6. 参考文献1Kyung S

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