焊接球形补偿接头--焊接工作的几点见解

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焊接球形补偿接头按电弧的品种与位置来分，其研讨主要集中在三个方面：单面双弧焊、复合双弧焊、双面双弧焊。

焊接球形补偿接头单面双弧焊普通而言就是指双丝焊接，它包括采用单个焊枪配上填丝或双焊丝和双焊枪的双丝焊接。由于单面双弧进步了焊接速度，减小了单位时间内焊缝成形的热输入，因此热影响区减小，接头力学性能进步。

焊接球形补偿接头双丝埋弧焊的最早应用在1948年。双丝埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种。串列双弧中双丝的每一根焊丝由一个电源独立供电，它具有熔深至大、熔敷速度较高、焊缝金属稀释率接近单丝埋弧焊的特性，因此进步了焊接速度与焊接质量。单电源则能够取得较高的熔敷速度和稀释率，但熔透才能比单丝埋弧焊低，因此适于窄间隙焊。如今双丝埋弧焊曾经在实践生产中得到了普遍的应用,特别是采用单电源的双丝窄间隙埋弧焊在压力容器及核动力装置得到了应用，处理了两侧未熔合问题，并且进步了生产效率。但是由于埋弧焊熔池不可见，加之只适于平焊位置，因而这种办法有较多限制。

随着凝结极气体维护焊的应用提高，对凝结极气体维护双弧焊的研讨，其最早应用是在1955年。国内研制了双焊丝的气体维护焊新工艺，用于电机机座焊接。实践应用证明它能够减小焊接变形，进步焊接质量和生产效率，改善劳动条件，节约焊接资料。加拿大焊接研讨所也研制了脉冲双焊丝GMAW焊接设备用于窄间隙的高强钢焊接，两电弧分别采用不同的电源供电，应用两电源脉冲峰值的相移来控制双丝的焊接，处理电磁场的互相干扰问题，胜利地处理了窄间隙侧壁熔合问题。日本的NKK船厂采用了双高速旋转电弧的焊接工艺，用于角焊缝的焊接，它采用了富氩气体作为维护气体，一个为引导焊枪，另一个为锻炼焊枪。奥天时弗尼斯公司胜利开发了单枪双丝MIG焊技术，该技术焊接效率高，焊接变形小，焊枪小巧可达焊件任何位置。

近几年来，铝合金等有色金属及复合资料在焊接生产中的应用越来越普遍，因而铝合金的双弧焊研讨也比拟普遍。在日本开发了TIG-2Y/G（TIG双丝磁控法）和MIG-1Y（MIG单丝磁控法）。TIG-2Y/G焊接办法，是在钨极的后端加上用于控制电弧的磁控制器，两根丝同时送进，间距为2mm。这种办法与普通TIG焊相比，在相同的电流状况下，具有较高的的熔敷金属和浅的熔池。MIG-1Y/G焊接办法，是由MIG焊枪、磁控装置及填丝装置组成。这种办法由于电极焊丝和填充焊丝同时凝结，在相同的焊接电流条件下比通常的MIG焊熔敷金属量进步1.5倍。同时，由于磁控制器改善了焊道的凸起及咬边现象，进步了焊接效率和焊缝质量。在铝合金的焊接中，日本还开发了双丝焊接技术，双丝焊法的耗费电极焊丝在前，填充焊丝在后，近于平行地配置在喷管内停止焊接。在耗费电极构成的熔池内插入焊丝，再由熔池热量凝结填充焊丝，这样焊丝凝结速度得到进步，进步了生产率，并降低了熔池温度，冷却速度增加，变形减小。

总之，如今焊接球形补偿接头单面双弧焊的工艺（包括埋弧焊和气体维护焊）相对曾经比拟成熟，在生产中曾经得到了较为普遍的应用。现的单面双弧焊正朝着多丝弧焊、脉冲协同控制双弧和设备的轻巧灵敏方向开展。复合双弧是指采用不同品种的电弧或热源相分离停止焊接的办法。关于复合双弧的研讨，电弧并不限于普通意义的电弧概念，它也包括了电子束、激光等高能束热源。

焊接球形补偿接头电子束焊接是一种高能束焊接办法，合适于不锈钢、铝合金等其它有色金属及高强合金钢的焊接。非真空电子束由于电子束在大气中散射、能量损失等缘由，因此开展比拟迟缓。哈尔滨焊接研讨所提出了新型非真空电子束焊接办法，即电子束-等离子弧焊接它采用电子束与等离子弧相串联，叠加起来停止焊接，电子束经过真空和等离子枪的阴极进入大气，穿过等离子弧以后凝结金属，停止焊接。这样能够减小电子束能量损失，也有助于等离子弧稳定，等离子弧能够很好的维护焊接熔池，并作为附加热源，可预热工件，有助于改善焊缝成形，增加熔深。

激光-电弧焊接法是在20世纪70年代末呈现的一种新型焊接办法。它应用电弧对工件停止预热，以加强工件对激光的吸收率，同时电弧被激光吸引，在调整焊接条件下得到稳定电弧。

天津大学对激光-电弧的作用机理停止了研讨，得出结论以为在高速焊接条件下，激光-TIG焊能够得到稳定电弧，增加熔透，改善焊缝成形，取得优质焊接接头^[11]。德国J Wendelftorf等对激光-TIG弧停止了研讨，激光束采用0.1~1KW的低功率激光电源，激光集中于工件外表的电弧根部，实考证明可以明显进步低电流和弧长较长时的电弧稳定性，能够至大限度的增加焊接速度与焊接熔深。

日本四国工业技术研讨所在对激光-MIG焊停止研讨时，发现激光束焦点置于熔池最深处时，电弧力将凝结金属排开，构成外表下陷低坑，以取得至大熔深。

英国Convertry大学高级连接技术研讨中心对等离子弧-激光焊接（PALW）停止了研讨，其实验装置见图5。实验中采用400WCO2激光器，等离子弧电流为60A，用于焊接0.5~1mm的薄板，完成了全熔透，加强了单位面积的热输入，即增加了熔深或进步了焊接速度。并且等离子弧吸收了激光光子，加强了激光的效率及电弧的稳定性。PALW焊接办法的优点就是显着进步了焊接速度，在焊接铝合金时不用预先清算等，并合适于焊接不锈钢、Ti合金等其它有色金属。

等离子-MIG焊是20世纪70年代呈现的一种复合电弧焊接办法。荷兰菲力浦公司焊接研讨所对等离子弧-MIG焊停止了深化的研讨，在MIG焊中，电弧存在于焊丝与工件之间，焊丝、电弧和熔池用氩气、氦气或其混合气体来维护。等离子-MIG焊焊丝和MIG电弧被电离气体所包围，它是由经过等离子钨极与工件之间电弧构成的，其系统原理图见图6。该办法电弧熄灭稳定，维护效果好，因此气孔倾向比MIG焊小，等离子体的阴极雾化肃清了氧化膜，并且将熔滴和熔池的前端与空气隔离，因此有助于取得优质焊缝，合适于Al、Mg及其合金的单面焊接。哈尔滨焊接研讨所对单电源等离子-MIG焊停止了研讨，它采用单电源同时为等离子弧和MIG弧供电，两个电弧能够同时稳定熄灭。采用适宜的工艺参数能够停止薄板高速完整熔透的焊接。

日本小林秀雄等对TIG-MIG复合电弧法停止了研讨，并用来焊接复合资料，其特性是在TIG和MIG电弧电流分配得当时，熔深比其它办法小得多，而且电弧十分稳定。我国的吴志强等也对单电源TIG-MIG串联电弧工艺及设备停止了研讨，TIG电弧作为前导电弧，有预热作用，增加了焊接热输入，熔深也相应的增加。俄国的ОрлапнМ等采用非凝结极与凝结极来停止Al活塞的堆焊，双弧堆焊过程是在非凝结极和凝结极交替熄灭中，构成一个焊接熔池。凝结极电弧构成所需的熔深，非凝结极电弧用于辅助堆焊层的补充合金化，它能使堆焊金属取得细的结晶组织，且使强化的金属间化合物强化相散布平均。

关于双面双弧非对称焊的研讨相对而言较少，在公开的报道中，哈尔滨锅炉厂和东方锅炉厂于1993年从日本三菱重工公司引进了双MIG气体维护自动焊，使其生产才能大幅进步，其工艺特性是采用双电源而且上下两枪一前一后。南京晨曦机器厂展开了双面TIG焊的研讨，它是从联邦德国引进的一种特殊焊接技术，是由两名焊工分别在工件的正背面自上而下的同时停止垂直的手工钨极氩弧焊，两枪间距坚持一个熔池长度。应用电弧作用力和氩气吹力构成一个向上的托力，并与熔池的外表张力对熔池起着支撑作用，从而避免了熔池金属下淌而取得圆满的焊缝，接口间隙大，焊接性好，减小了夹渣和气孔倾向，同时进步了生产效率。

双面双弧对称焊技术可彻底消弭未焊透缺陷，至大限度地降低焊接变形。周大中等依据绳讨取芯钻杆焊缝内外表不得有余高的请求，提出了钻杆外等离子弧焊（PAW）和钻杆孔内钨极氩弧焊（TIG）同时停止的PAW-TIG联焊办法，虽然该工艺的适用范围很窄，但其焊接生产效率却十分可观。哈尔滨工业大学的高洪明等对双TIG电弧双面对称焊停止了研讨，获得一定的研讨成果。大庆石油化工总厂机修厂在铝料仓的纵、环缝焊接中，采用了MIG-MIG电弧内外侧同步焊的技术，理论证明采用凝结极内外侧同步半自动氩弧焊的焊接办法，进步了生产效率，保证了焊接质量，俭省了焊接资料。

美国Kentucky大学张裕明等人在传统双面电弧焊接根底上停止了进一步研讨，采用单电源的等离子弧（PA）和钨极氩弧（TIG）对焊缝正背面同时施焊，经过TIG弧扩展了等离子弧的小孔效应，显着进步了焊接生产效率，进步了熔合比，增加了熔深，减小了热影响区及焊接变形，可以得到称心的力学性能，合适于中厚焊接。美国同时也展开了对双TIG弧双面对称焊的研讨，并已胜利地应用于2014T6铝合金火箭发起机圆柱筒体的焊接。

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