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1、高效埋弧焊技术的发展及应用摘要：埋弧焊是现代焊接方法中最重要的焊接方法之一，其优点是焊接速度快， 焊接质量好，劳动条件好，节约金属及电能。按焊丝的数量可分为单丝埋弧焊、 多丝埋弧焊和带极埋弧焊。当今工业生产效率的提高和科学技术的飞速发展，单 丝埋弧焊已经很难满足现代生产的需要，所以多丝埋弧焊便脱颖而出，渐渐地在 焊接领域中崭露头角。而在多丝埋弧焊中，双丝埋弧焊应用最广，使用率最高 1。关键词：高效埋弧焊；技术发展；应用研究引言进入 21 世纪，科学技术突飞猛进的发展，高效化焊接已提上日程，埋弧焊接 高效化已是国内外焊接加工技术研究和应用的重要趋势。众所周知，能提高埋弧 焊焊接效率的方法有改变电
2、极数量或形状的，如多丝埋弧焊、带极埋弧焊；有添 加辅助填充金属的，如坡口内添加合金粉末的埋弧焊；有改变坡口形状尺寸的， 如窄间隙埋弧焊；此外还有冷丝和热丝填丝埋弧焊等。1. 双丝串列 MIG/MAG 焊接技术(Tandem)双丝串列MIG/MAG焊接装置是由两台焊接电源、两台送丝机构 以及一把焊枪等组成的焊接系统。两根焊丝分别由各自的送丝机构和两个相互绝 免同极性电弧相互吸引而破坏电弧的稳定性，应使两者电流的相位相差 180，为 此在两个焊接电源之间设置一个协同装置。这样两个电弧的参数可分别独立调节， 互不影响。脉冲焊接过程可以保持一个脉冲周期过渡一个熔滴(一脉一滴模式)。 为减少相互干扰，应
3、使两个电弧交替燃弧。双丝串列MIG/MAG双弧焊接加热不同于传统的单MIG/MAG焊接特点，它前 后串列形成两个电弧的加热，获得了长椭圆状熔池，改变了熔池热量分布状态并 降低其周围的温度梯度，因此Tandem焊接技术既降低了咬边倾向，又实现了高 速焊接。同时由于两个电弧交替燃烧，对熔池进行搅拌，改善了熔池的结晶特点， 有利于熔池中气体的逸出，从而提高接头焊接质量。2. 双钨极焊接技术传统 TIG 焊焊接电弧能量密度低、焊接速度慢，当为了提高焊接速度而提高 焊接电流时，电弧压力将会显著提高。在较高的电弧压力作用下，熔池不再稳定， 焊缝会形成各种焊接缺陷。这一特点限制了 TIG 焊向着大电流、高速
4、度方向发展。 电流经由两个钨极各自产生电弧，并复合为一个大电弧，与传统TIG焊相比，该 电弧的电弧压力显著下降，同样，在满足相同电弧压力前提下可以选择更大的电 流，大大提高电弧的产热量，进而获得较高的焊丝熔敷率，其系统的电路原理以 及焊枪钨极的详细情况此外还可以通过控制两个钨极的脉冲电流来实现全位置焊 接。国内哈尔滨工业大学的研究者对双TIG的电弧形态变化以及电弧力方面也做 了一定的研究。3. 带极埋弧焊焊接技术 带极埋弧焊是利用带状电极代替焊丝不断熔化，形成熔深大、焊缝宽的焊接接头。其是为解决多丝埋弧焊焊丝承载电流能力低，多丝设备复杂，快速焊易产 生缺陷等问题而出现的一种新方法。此方法改善了
5、结晶条件，减少了焊缝中的气 孔和结晶裂纹，焊缝质量好，力学性能高，热影响区不易出现过热组织，焊接电 流较大，生产效率高，经济价值大，劳动条件好，而且容易实现自动化、机械化 生产，是一种值得大力推广的新方法。带极埋弧焊可使用交流或直流具有下降外 特性的焊接电源。焊接过程中，带极厚度、宽度、伸出长度、极性以及焊接速度、 电流、电压等因素均对焊缝成形有不同程度的影响。在实际应用中，带极埋弧焊比普通埋弧焊在技术、冶金和经济效益方面均有 优点。此种方法具有最高的熔敷速度，最低的熔深和稀释度，尤其是双带极埋弧 焊，因此是表面堆焊的理想方法。带极埋弧堆焊的关键是要有合适成分的带材、 焊剂和送进机构。一般常用
6、的带宽为60mm。目前带极埋弧焊主要应用于平板对 接焊缝、容器的环/横缝以及角焊缝中。带极埋弧堆焊对母材稀释率低、易保证堆 焊层的成分及性能，尤其适用于耐腐蚀层的堆焊，因此在化工容器生产中得到越 来越广泛的应用。4. 窄间隙埋弧焊焊接技术 窄间隙埋弧焊是在已有的埋弧焊接方法和工艺的基础上，加上特殊焊丝向狭窄坡口内的导入技术以及焊缝自动跟踪等特别技术而形成的一种新的熔敷方法。 其是为了克服50mm以上的大厚度焊件采用普通的“V”、“型坡口焊接层/道数多, 焊缝金属填充量及所需焊接时间均随厚度成几何级数增长，焊接变形大且难以控 制等弊端发展起来的，是近年来出现的一种高效、省时、节能的埋弧焊方法。其
7、 所用焊丝直径在25mm之间，最佳尺寸为3mm。窄间隙埋弧焊装配质量要求高, 要有精确的焊丝位置，保证坡口侧壁均匀焊透，而且要求熔渣在窄坡口内应具有 良好的脱渣性。与宽坡口埋弧焊相比，窄间隙埋弧焊坡口窄、焊材消耗量少、热输入量低、 焊接时间短，焊接变形和焊接应力小，降低了开裂倾向，接头具有较高的抗延迟 冷裂能力，强度和冲击性能均优于传统宽坡口埋弧焊接头，实现了高效率、低成 本、高质量焊接。窄间隙埋弧焊主要应用领域是低合金钢厚壁容器及其它重型焊 接结构，其在大厚度板和超大厚度板对接焊的高效率、低成本、优质量的突出特 点是业内所公认的。随着其关键技术（接触式光电跟踪器）日益成熟，其可焊间 隙越来越
8、小，坡口深度越来越深，特点更明显，应用更广泛。5. MAG-TIG 复合高效打底焊接技术传统的中厚板打底焊接方法有TIG填丝焊、焊条电弧焊、背面强制成形的埋 弧焊或粘贴衬垫的熔化极气体保护焊、双面双弧焊接等，都有其局限性。例如 TIG 填丝焊其电弧密度低，焊接速度慢，焊接效率较低；焊条电弧焊打底质量的 好坏与焊接操作人员技能相关性较大，而且重要结构件需要碳弧气刨清根以及工 件翻转等工序，焊接制造效率较低；背面强制成形的埋弧焊或粘贴衬垫的熔化极 气体保护焊需要增加较多的工序，且打底焊质量与背面辅助设施的安装质量有较 大的关系；双面双弧焊接方法对焊接位置有特殊要求，需要满足厚板两面同时焊 接的条件
9、，如横焊、立焊等特殊位置。为了提高中厚板材的打底焊接效率，大连理工大学学者提出了一种MAG-TIG 双电弧共熔池复合焊接的打底单面焊背面自由成形工艺。 MAG-TIG 复合焊接试验 装，此方法首先根据板材厚度、坡口角度、钝边大小、对接间隙等几何参数因素 确定临界熔透的焊接线能量（MAG焊的焊接电流、电弧电压和焊接速度等），然 后在MAG电弧焊接形成的熔池后端附加一个TIG电弧，通过TIG电弧与MAG电 弧之间电磁力的相互作用来调控MAG电弧的放电与燃烧位置，同时使得MAG电 弧与 TIG 电弧形成的共同熔池中的部分热量向熔池底部传输，易形成连续、均匀 稳定的单面焊背面自由成形的打底焊缝。 MA
10、G-TIG 复合焊接工艺方法利用了 MAG 焊的高熔敷、高填充能力及其电弧一定的侧边熔合特点，然后再利用 TIG 电弧能 量的可控以及易于调节的特性来调节背面熔透与成形情况，实现了中厚板打底焊 接的高熔敷、高速度的单面焊背面自由成形工艺。结语 综上所述，埋弧焊是目前工业领域应用最为广泛的焊接方法之一，高效化焊 接方法的研究与应用，可在保证焊接质量的前提下大幅度地提高熔敷率，电弧复 合高效焊接技术在应用方面有很大的优越性，因此希望能进一步研究其内在的电 弧放电机制、能量传输、液态金属流动以及其工艺稳定性等。从而对在实际生产 中提高焊接效率，节约能耗具有重大意义。参考文献1 周友龙，王元良，胡久富.细丝双弧埋弧焊的材料工艺选择及调整J.焊 接技术， 2002， 31（2）：20-222 蔡立民.MZS-1250型双弧双丝埋弧焊设备及工艺J电焊机，2006, 36 （4）：29-31郭鹏，黄文荣，施军丽，等厚壁筒体双丝埋弧焊工艺研究J焊接技术, 1998，（6）：20-21
高效埋弧焊技术的发展及应用
