雙弧焊接工藝研究現狀及發(fā)展

劉培毅

摘要：本文詳細的介紹了單面雙弧焊接方法、復合雙弧焊接方法、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作出了詳細分析。

關鍵詞：雙弧；雙面雙弧焊；雙絲焊；復合電弧

前言

隨著科學技術的日益進步，航空航天、海洋建設、運輸道路等工業(yè)都得到快速的發(fā)展。在工業(yè)發(fā)展的同時，機械行業(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的發(fā)展。隨著社會對機械產品的要求越來越嚴格，對產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的質量、減少焊接接觸面的缺陷是提高焊接質量的重要措施。對雙弧焊接的分類方式主要按焊接時電弧的位置和電弧的種類來劃分的。雙弧焊接可分為三類：單面雙弧焊接方法、復合雙弧焊接方法、雙面雙弧焊接方法。本文主要針對這三個類型進行闡述和分析。

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、采用一個焊槍和焊絲組成的焊接；第二、采用兩個焊絲和兩個焊槍組成的雙絲焊接。單面雙弧焊在焊接的過程中提高了焊接的平均速度，加快了焊縫的熱輸入速度。因此單面雙弧焊對焊件的熱影響區(qū)域很小、焊槍和焊接件的接觸點的力學性能得到了提高。單面雙弧焊的研究，國內外的知名學者都是從雙絲焊接開始研究的。現在雙絲焊接已經在廣大焊接生產中得到應用，后來雙絲焊接也漸漸的在窄間焊接上面得到應用。這些年來國內外學者也漸漸加大力度投入到雙絲同時熔化的極焊研究當中來。

在1948年開始，就漸漸的有研究人員開始研究雙絲埋弧焊。雙絲埋弧焊接有分為兩種：單個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電源，每個電源獨立給一根焊絲供電。因為提供的電源電流大，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但系埋弧焊的速度相近等特點。串列的雙弧焊接可以有多個焊絲同時工作，因此提高了焊接速度。相比串列的雙弧焊接，單個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，以鋁合金等金屬做為焊接材料的焊接工藝也受到了越來越多人的關注。鋁合金焊絲的雙弧焊接研究得最為廣泛。圖1是日本一家公司開發(fā)的TIG—2Y/G兩個電磁閥控制的焊接工具和MIG-1Y單個電磁閥控制的焊接工具。TIG—2Y/G兩個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。兩個焊絲間保持2mm的間距同時工作。TIG—2Y/G兩個電磁閥控制的焊接工具具有較高的金屬熔敷效率。MIG-1Y單個電磁閥控制的焊接工具則是包括一個MIG焊槍和電磁控制閥以及熔絲工具。

圖1 兩個電磁閥控制的焊接工具

2.復合雙弧焊接方法

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

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

天津大學的邵兵對激光-電流復合雙弧焊的原理進行了研究，研究結果表明在激光-電流復合雙弧焊高速焊接的條件下，利用激光-電流復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，以保證焊縫的質量，獲得良好的焊接接觸面。

日本株式會社對激光-電流復合雙弧焊方法也進行了研究。研究結果表明在熔池的最深的地方積聚了大量的激光束。激光束產生的高熱量將金屬迅速融化開，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

針對焊接工藝，人們近些年來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采用兩個同種的電弧或者不同的兩種電弧進行焊接的焊接工藝。因為焊接的兩個面同時進行焊接，因而可以提高焊接效率，但是對于一些比較難焊的地方如拐角的地方，這些焊接點是無法采用雙面電弧焊接方法的。

3.1.非對稱式雙面雙弧焊接方法

南京晨光有限公司引進了雙面電弧焊接機器。該機器是由兩個焊工同時在工件的兩面進行焊接。焊接的過程是自上而下的。兩個焊槍之間保持有一個熔池的長度。該方法自從被引進后就受到人們的普遍喜愛，現在以被廣泛用于各個大型工廠。

3.2.對稱式雙面雙弧焊接方法

對稱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。在同時對焊接件表面同時焊接的過程可以最大限度的降低焊接件變形的可能性。華中科技大學的周大中提出兩種新型的焊接方法：針對鉆桿的等離子弧焊和針對鉆桿的打孔處的PAW-TIG焊接方法。盡管現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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