双弧焊接工艺研究现状及发展

刘培毅

摘要：本文详细的介绍了单面双弧焊接方法、复合双弧焊接方法、双面双弧焊接方法等焊接方法的最新研究情况，并就各自焊接工艺的特点作出了详细分析。

关键词：双弧；双面双弧焊；双丝焊；复合电弧

前言

随着科学技术的日益进步，航空航天、海洋建设、运输道路等工业都得到快速的发展。在工业发展的同时，机械行业也取得了翻天覆地的变化，特别在双弧焊接方面更是取得了突飞猛进的发展。随着社会对机械产品的要求越来越严格，对产品的焊接工艺也是提出了更多苛刻的要求。提高焊接工艺水平和焊接接触点的质量、减少焊接接触面的缺陷是提高焊接质量的重要措施。对双弧焊接的分类方式主要按焊接时电弧的位置和电弧的种类来划分的。双弧焊接可分为三类：单面双弧焊接方法、复合双弧焊接方法、双面双弧焊接方法。本文主要针对这三个类型进行阐述和分析。

1.单面双弧焊接方法

一般情况下，单面双弧焊是指双丝焊接。单面双弧焊包括两种：第一、采用一个焊枪和焊丝组成的焊接；第二、采用两个焊丝和两个焊枪组成的双丝焊接。单面双弧焊在焊接的过程中提高了焊接的平均速度，加快了焊缝的热输入速度。因此单面双弧焊对焊件的热影响区域很小、焊枪和焊接件的接触点的力学性能得到了提高。单面双弧焊的研究，国内外的知名学者都是从双丝焊接开始研究的。现在双丝焊接已经在广大焊接生产中得到应用，后来双丝焊接也渐渐的在窄间焊接上面得到应用。这些年来国内外学者也渐渐加大力度投入到双丝同时熔化的极焊研究当中来。

在1948年开始，就渐渐的有研究人员开始研究双丝埋弧焊。双丝埋弧焊接有分为两种：单个电源的双丝焊接以及串列的双弧焊接。串列的双弧焊接中很多个电源，每个电源独立给一根焊丝供电。因为提供的电源电流大，效率高，因而双弧焊接具有熔深大、熔丝融化速度快、焊接件的金属稀释速度跟同个但系埋弧焊的速度相近等特点。串列的双弧焊接可以有多个焊丝同时工作，因此提高了焊接速度。相比串列的双弧焊接，单个电源的双丝焊接具有更高的熔丝融化速度和金属稀释率。

近些年来，以铝合金等金属做为焊接材料的焊接工艺也受到了越来越多人的关注。铝合金焊丝的双弧焊接研究得最为广泛。图1是日本一家公司开发的TIG—2Y/G两个电磁阀控制的焊接工具和MIG-1Y单个电磁阀控制的焊接工具。TIG—2Y/G两个电磁阀控制的焊接工具的原理是在钨极的后面加上电磁控制器。两个焊丝间保持2mm的间距同时工作。TIG—2Y/G两个电磁阀控制的焊接工具具有较高的金属熔敷效率。MIG-1Y单个电磁阀控制的焊接工具则是包括一个MIG焊枪和电磁控制阀以及熔丝工具。

图1 两个电磁阀控制的焊接工具

2.复合双弧焊接方法

采用不同类型的焊枪和电源而组成的焊接方法叫做复合双弧焊接方法。复合双弧焊接方法按电弧组成方式的不同可以分为激光-电流复合双弧焊-、等离子-电子书焊接等方法

在1970年左右，一种新的焊接工艺出现了——激光-电流复合双弧焊方法。激光-电流复合双弧焊方法利用电弧与加工件在接触的过程中产生大量的热量，这些热量使得工件对激光的吸收程度更高，从而提高了焊接件的质量和焊接效率。通过调整焊接条件可以获得稳定的焊接电弧。

天津大学的邵兵对激光-电流复合双弧焊的原理进行了研究，研究结果表明在激光-电流复合双弧焊高速焊接的条件下，利用激光-电流复合双弧焊可以很快得到稳定的电弧、从而以最快的速度增大熔丝的温度，以保证焊缝的质量，获得良好的焊接接触面。

日本株式会社对激光-电流复合双弧焊方法也进行了研究。研究结果表明在熔池的最深的地方积聚了大量的激光束。激光束产生的高热量将金属迅速融化开，以形成完美的焊接面。如图2是激光-TIG焊接方法示意图

图2 激光-TIG焊接方法示意图

3.双面双弧焊接方法

针对焊接工艺，人们近些年来又研究出了一种新型双面电弧焊接方法。双面电弧焊接方法是指采用在工件的两面同时采用两个同种的电弧或者不同的两种电弧进行焊接的焊接工艺。因为焊接的两个面同时进行焊接，因而可以提高焊接效率，但是对于一些比较难焊的地方如拐角的地方，这些焊接点是无法采用双面电弧焊接方法的。

3.1.非对称式双面双弧焊接方法

南京晨光有限公司引进了双面电弧焊接机器。该机器是由两个焊工同时在工件的两面进行焊接。焊接的过程是自上而下的。两个焊枪之间保持有一个熔池的长度。该方法自从被引进后就受到人们的普遍喜爱，现在以被广泛用于各个大型工厂。

3.2.对称式双面双弧焊接方法

对称式双面双弧焊接方法可以从根本上消除焊件有些地方未被焊接到的缺陷。在同时对焊接件表面同时焊接的过程可以最大限度的降低焊接件变形的可能性。华中科技大学的周大中提出两种新型的焊接方法：针对钻杆的等离子弧焊和针对钻杆的打孔处的PAW-TIG焊接方法。尽管现在这两种焊接方法使用范围比较窄，但是这两种焊接方法的效率是所有焊接方法中最高的。因此在可以用到该两种焊接方法的地方，大型工厂普遍都使用该方法。

参考文献：

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