雙弧焊接工藝研究現狀及發展研究

劉洪斌

摘 要：本文通過介紹單面，復合，雙面雙弧等最新焊接工藝現狀，并針對這些雙弧焊的不同焊接工藝特點以及應用現狀展開分析，希望能給相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：雙弧焊接；工藝；研究；

近年來，隨著我國航天航空，交通運輸，工業建設的發展，也進一步推動了焊接技術的發展，機械制造也取得了不錯的成績，尤其是在雙弧焊接方面發展比較迅速。隨著社會對于焊接產品的高要求，對于產品的焊接工藝也提出了更高的，要求不斷提高焊接水平和優化焊接工藝條件，進而提高焊接接觸點的質量，減少焊接接觸面，這是提高焊接質量的主要因素。對于雙弧焊接來說主要可以按照電弧的種類和位置進行區分。提高焊接效率，一方面是為了能夠減少焊接成本，焊接效率主要是由單位時間內填充金屬的熔化量也就是熔敷速度來衡量的，提高熔敷速度意味著要增加熱輸入，對于單一電弧焊接來說，為了能夠減少熱輸入的增加而導致焊接變形，一般會通過采用提高焊接速度的方式，但提高速度也很容易產生未焊接，焊道不連續，咬邊等缺陷，而應用雙弧焊能夠有效避免上述這種缺陷的產生，本次研究，我們主要對單面呼喊和雙面雙弧焊展開論述。

一、單面雙弧焊

單面雙弧焊就是指雙絲焊接，是采用單個焊槍搭配上填絲或者由雙焊絲和雙焊槍的雙死焊槍。由于使用單面雙弧能夠大大提高焊接速度，減小焊縫成型的熱輸入，進而減小熱影響區域，能夠大大提高接頭力學性能。目前有關雙弧焊接的研究國內外主要集中于從雙絲埋弧焊，并在工業生產中得到了廣泛應用，之后又在窄間隙焊方面得到應用。近幾年對于雙絲熔化極焊的相關性研究比較多。1948年雙絲的埋弧焊開始應用在生產中，雙絲埋弧焊包括串列雙弧和單電源雙絲這兩種，前者的雙絲中每一個焊絲是由相應的電源提供供電的，齊其熔深比較大，熔敷速度也較高，焊縫金屬吸收率接近單絲埋弧焊的特點，進而在焊接質量和速度方面相比后者來說，能夠以最高的熔敷速度和稀釋率，但相比前者來說，熔透能力較低，僅適用于窄間隙焊。目前的雙絲埋弧焊已經被廣泛應用于實際生產中，尤其是采用單電源的雙絲窄間隙埋弧焊已經在壓力容器以及一些核動力裝置方面得到廣泛運用，有效解決過去兩側未融合的情況，進而提高生產效率。但由于埋弧焊熔池不能準確判斷，再加上平焊位置的限制，因此這種方法還存在很多限制條件。隨著熔化極氣體保護焊的應用，國內外對于熔化極氣體保護相關性研究也比較早，國內研制的雙焊絲的二化碳氣體保護焊接的工藝最初被應用于電機基座的焊接，在實際生產應用中也發現利用這種工藝能夠大大減小焊接變形的情況，提高生產質量和焊接效率，能夠從一定程度上節約焊接材料。

二、復合雙弧焊

復合雙弧焊是用不同的電弧或者熱源進行有效結合完成焊接過程的，目前對于復合雙弧的相關性研究來看，電弧不僅限于普通的電弧，它包括了電子束，激光等高能束電源。首先，電子束焊接是一種高能束焊接，適用于鋁合金，不銹鋼等有色金屬的焊接，非真空的電子束是由于電子束在大氣中出現能量損失和散射等情況，因而其發展受到一定程度的限制。哈爾濱焊接研究所提出了非真空新型的電子束焊接，也就是利用電子束-等電子弧的焊接方法，其利用電子束與等離子槍進行串聯起來完成焊接過程。電子束可以通過真空和等離子槍的陰極進入大氣之后再通過等電子弧來熔化金屬，完成焊接，這樣能夠有效減少能量損失，有助于提高等離子弧的穩定性，將使其更好地保護焊接熔池，并為其提供穩定的熱源，進而可以以附加熱源的形式起到工件預熱的作用，有效改善焊縫成形，增加熔深。

其次激光-電弧的焊接是上世紀七十年代出現的一種焊接方法，它可以利用電弧來完成預熱工件，增強工件對于激光的吸收率，同時受激光對電弧的吸引作用，在調整焊接的情況下能夠獲得穩定的電弧，國內對于激光-電弧的作用機理也進行了不斷地研究，最終獲得的結論是在處于高速焊接的情況下，激光-電弧能夠獲得穩定的電弧，增加熔透，有效改善焊縫成形，進而獲得高質量的焊接接頭。國外在研究激光-電弧方面認為，激光束可以采用1000瓦的低功率激光電源，將激光束集中于工件的電弧根部，通過實驗表明利用這種方法能夠顯著提高低電流和弧長較長的電弧穩定性，以最大的程度增加焊接速度與焊接熔深。日本研究所在進行激光-電弧研究時發現激光束交點位于最深的熔池時，此時電弧力會將金屬熔化排開，形成表面下陷，以獲得最大的熔深。

等離子-電弧焊接汗也是一種常見的復合電弧焊接的方法，荷蘭在對等離子弧和電弧焊進行研究時發現在電弧焊接過程中，在焊絲與工件之間會存在電弧，焊絲，電弧以及熔池可以通過氦氣，氬氣等其他混合氣體起到保護的作用，等離子電弧焊的焊絲以及電弧是被電離氣體保衛的，其通過等離子鎢極以及工件之間的電弧而形成。利用這種方法進行焊接能夠穩定燃燒，使其更好地起到保護作用，由于氣孔比的傾向小，等離子的陰極霧化能夠減輕生成的氧化膜，并且將熔滴和熔池的前端和空氣隔離，進而有助于獲得高質量的焊縫，適用于合金的單面焊接以及鋁鎂金屬的焊接。哈爾濱研究所對于單電源等離子-電弧焊接的研究過程中發現可以采用單電源，同時為等離子弧和電弧供電，兩個電弧可以同時達到穩定的燃燒條件，采用合適的工藝參數能夠進行薄板高速完全熔透的焊接。最后采用激光-電弧焊接的復合焊接方法可以用來焊接一些復合材料，尤其是在激光和電弧的電流分配過程中分配得當的過程下，熔深要比其他方法小，而且獲得的電弧比較穩定。我國對于單電源激光-電弧焊接工藝和設備的研究過程中發現激光-電弧作為一種前導電弧，能夠起到預熱的作用，增加焊接的熱輸入，進而增加熔深。我國學者采用非熔化極和熔化極進行鋁活塞的堆焊，雙弧堆焊時，在非熔化極電弧和熔化極之間進行交替燃燒，能夠形成焊接熔池，熔化極電弧形成所需的熔深以及非熔化極電弧運用于輔助堆焊層的補充合金化，能夠使堆焊金屬、獲得較小的結晶組織，且能夠強化金屬間化合物，使其分布均勻。總而言之，目前對于復合電弧焊接工藝的研究結果但對于各種復合電弧的具體研究機理還不是很明確，而且復合電弧的應用技術是不夠成熟，前期的生產成本和設備的限制因素較多，在生產中還不能做到廣泛運用。

三、雙面雙弧焊

雙面雙弧焊接也是一種新型的焊接工藝，利用兩個同種的電弧或者不同的電弧在工件的兩面進行同時焊接，能夠大大提高焊接生產率，但是這種方法很容易受到焊接位置的影響。首先，南京公司引進了雙面雙弧非對稱的焊接機器，在焊接過程中是由兩個焊工同時對工件的兩面進行焊接，由上而下完成焊接過程，兩個焊槍的間距保持在熔池的長度范圍，這種方法目前已經被廣泛用于各個大型的工廠中。其次，對稱式雙面雙弧焊接這種方法能夠從根本上解決過去焊接時存在部分位置未焊接的缺陷，同時在焊接件的表面焊接能夠極大程度減小焊接件變形。我國著名學者周大中提出了兩種新型的焊接方法：針對鉆桿的等離子弧焊和鉆桿的打孔處的焊接方法，雖然這兩種方法存在使用限制，但這兩種方法的焊接效率是所有焊接方法中最高的，因此采用這兩種焊接方法贏得了很多大型工廠的親睞。

小結

總而言之，雙弧焊接是一種高效，節約能源，經濟化的新型焊接方法，在實際生產中具有廣泛的應用前景。隨著我國焊接技術的發展，雙弧焊接技術不斷進行完善和改進，同時還會出現新型的電弧焊接工藝，使得雙弧焊接的應用范圍越來越廣，并進一步推動我國焊接技術的發展。

參考文獻：

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