双丝焊的国内外发展现状
近年来, 航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展, 极大地推动了焊接技术的发展。伴随着产品、材料、使用条件的多种多样, 对焊接质量的要求越来越高, 因此如何用优质、高效的焊接技术来满足当前的需要, 是焊接工作者面临的任务。提高焊接生产效率和焊接质量、实现焊接自动化生产、减少焊接缺陷成为实际生产的迫切要求。焊接生产率的提高主要有两个方面:一是薄板焊接时焊接速度的提高;二是中、厚板焊接时熔敷率的提高。双丝焊因具有焊接速度高、焊丝熔敷率高、焊缝质量好等优点而受到各国焊接学者的关注, 因此其应用越来越广泛, 对其研究也越来越多。
双丝焊作为一种高效率的焊接方法越来越被人们关注。对于多丝焊的研究国内外都是从双丝埋弧焊开始的 。双丝埋弧焊最早应用于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, 它具有熔深大、熔敷速度较高、焊缝金属稀释率接近单丝埋弧焊的特点, 因而提高了焊接速度与焊接质量。采用单电源可以获得较高的熔敷速度和稀释率, 但熔透能力比单丝埋弧焊低, 因而适于窄间隙焊。目前, 双丝埋弧焊已经在实际生产中得到了广泛的应用, 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, 解决了两侧未熔合问题, 并且提高了生产效率。但是由于埋弧焊熔池不可见, 加之只适于平焊位置, 因此这种方法有较多限制。
随着熔化极气体保护焊的应用普及, 对熔化极气体保护双弧焊的研究也比较多, 其最早应用是在1955 年。国内研制了双焊丝的CO2 气体保护焊新工艺, 用于电机机座的焊接, 实际应用证明, 它可以减小焊接变形, 提高焊接质量和生产效率, 改善劳动条件, 节约焊接材料。加拿大焊接研究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, 它的两电弧分别采用不同的电源供电, 利用两电源脉冲峰值的相移来控制双丝的焊接, 解决电磁场的相互干扰问题, 成功地解决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保护气体, 一个为引导焊枪, 另一个为训练焊枪。德国Cloos公司成功开发了单枪双丝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材料在焊接生产中的应用越来越广泛, 因此铝合金的双弧焊研究也比较广泛。日本开发了TIG-1Y/G(TIG 双丝磁控法)和MIG-1Y(MIG 单丝磁控法)。在铝合金的焊接中,日本还开发了双丝焊接技术, 其消耗电极焊丝在前, 填充焊丝在后, 近于平行地配置在喷管内进行焊接。在消耗电极形成的熔池内插入焊丝, 再由熔池热量熔化填充焊丝, 这样焊丝熔化速度得到了提高, 提高了生产率, 并降低了熔池温度, 冷却速度增加, 变形减小。由于MIG/MAG 焊法具有高效、节能、价廉、可见性好、便于使用等优点, 于20 世纪80 年代中期在国际上已成为主要的焊接方法。而且在先进工业国家的应用比例越来越大, 如日本已达80 %, 欧美达50 %～ 60 %。
在多丝焊方面曾出现方波交流电源多丝埋弧焊 。方波交流电源由于具有稳定的重复引燃性、在窄坡口内没有弧偏吹、边缘熔化可靠等优点, 可提高生产率。利用方波交流电源, 再与高的焊接速度及高的熔敷率的多丝埋弧焊相配合, 则可进一步提高生产率。在焊接VC-A 化纤纺丝机中的保温箱时, 用的是双丝摆动CO2自动焊 。经实验证明, 用双丝摆动CO2 自动焊, 操作稳定性可靠, 焊透性好, 焊缝成形好。为了提高我国工业企业的焊接生产效率和焊接生产水平, 珠海雅各臣有限公司从世界著名的德国克鲁斯(Cloos)公司引进了Tandem 高速高MIG/MAG 双丝焊接技术, 并在国内大力推广应用 。总之, 双丝焊的应用越来越广泛, 越来越被人们重视。
双丝高效化焊接既可实现高速焊接, 又可实现高熔敷率焊接, 也就是既可以在薄板结构, 也可以在厚大结构的产品方面发挥作用。细双丝自动焊比细单丝自动焊能更大幅度提高生产率, 尤以细双丝三弧焊为最 。细双丝自动焊的温度场及热循环更有利于改善焊接接头的强韧匹配和避免裂纹;细双丝自动焊便于改变焊丝成分组合, 调整焊缝成分。
双丝焊除了高效和节能外还可以较大幅度调整焊缝的熔合比和宽深比, 以改变焊缝的成分和结晶状况来减少焊接高强钢和堆焊高合金层时极易产生的裂纹倾向, 同时也可减少焊接时的气孔和夹渣倾向。另外,气保护自动焊可降低熔池温度, 随填丝量的增加, 熔池温度降低越多, 这点对非平焊位置熔池的保持和单面焊一次成形、全位置焊接和打底焊十分有利, 同时也可改善焊缝和热影响区的组织和性能。
由以上分析可以看出双丝焊的特点有:焊接速度高;对于厚板可以提高焊丝熔敷率;焊接质量好, 焊接碳钢和不锈钢时可以减少裂纹倾向, 焊接铝合金时, 可减少气孔量;可以双焊丝掺合金调整焊缝性能;焊缝成形美观、平坦。
双丝焊可应用的方面很多如:各种钢结构厚板对接、角接和棱角接, 用各种双丝焊提高生产率和改善强韧匹配;各种钢结构对称平行焊缝, 用双头单弧或双头双弧提高生产率和克服焊接变形;各种输气输水管道、储存容器、钢桥或钢管桥现场, 用全位置药芯焊丝高速焊接;各种工程机械、起重机械、矿山机械、冶金机械及轧辊的磨损, 用高速合金堆焊;各种海陆空运载机械的高强钢、铝合金及特殊合金钢的高效优质焊接等
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