关于现代焊机技术的研究

姜振平

[摘 要]焊接技术水平是一个国家机械制造和科学技术发展水平的重要标志之一。焊接技术的发展和应用直接关系到产品的质量和性能。本文主要介绍现阶段焊接技术的现状，并通过对各种焊接方法进行对比分析揭示其各自的优越性及其应用工况，最后对焊接技术的发展趋势进行了展望。

[关键词]焊接技术 现状 发展趋势

中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0267-01

1 引言

焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。随着焊接技术的发展，大量新的焊接技术不断涌现出来，而这些不同的焊接技术又表现出不同的工艺特性和应用环境。为了能全面地了解各种焊接技术的特点，本文对现有焊接技术的应用情况进行了对比分析、研究，并结合实际情况总结其优缺点，为工程实际应用提供一些参考意见。在此基础上，探讨了焊接技术未来的发展趋势。

2 焊接技术现状

现工业中常用的焊接技术主要有下面几种：

2.1 气体保护焊

气体保护电弧焊是利用电弧作为热源，气体作为保护介质的熔化焊。在焊接过程中，保护气体在电弧周围造成气体保护层，将电弧、熔池与空气隔开，防止有害气体的影响，并保证电弧稳定燃烧。

2.2 埋弧焊

埋弧焊是焊接生产中应用较普通的工艺方法之一。由于焊接熔深大、生产效率高、机械化程度高、因而适用中厚板长焊缝的焊接。

埋弧焊有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式，前者焊丝的送进和电弧的移动均由专用焊接小车完成，后者焊丝送进由机械完成，而电弧的移动则由操作者手持移动完成，但是由于半自动埋弧焊工人劳动强度大，目前国内已经很少使用。

2.3 电阻焊

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，属于压力焊。电阻焊是一种焊接质量稳定，生产效率高，易于实现机械化、自动化的连接方法，广泛应用于在汽车、航空航天、电子、家用电器等领域。

2.4 螺柱焊接

螺柱焊接主要有储能式和拉弧式两种焊接方式。储能式焊接熔深小，主要应用于薄板焊接；拉弧式焊接熔深较大，广泛用于重工业生产。无论哪种螺柱焊，总的来说是一种单面焊接，其最主要的优势是：无需钻孔、打洞、攻螺纹、粘结、铆接等连接方式，即使是在油漆件、瓷釉件、电镀板、塑料包封件上焊接，也无需对非焊接面进行再次加工，因为没有穿孔，所以螺柱焊接不漏水、漏气。

2.5 搅拌摩擦焊

1991 年由英国焊接研究所（TWI）开发出了摩擦搅拌焊接（以下简称FSW）技术，在其后短短的十余年间就被应用于铁道车辆、船舶、飞机制造业中，且应用领域正在迅速地扩展。原因在于以固相状态接合的材料与其他熔融焊接方式相比，因其材料的变形极其微小，也无需修正变形工序或可省略修正变形等工序，所以在制造工艺中它具有明显减少工时数的特点。以往，上述应用领域中的主要焊接材料是铝合金，最近，FSW 技术也被应用于铝合金以外材料的接合。在搅拌摩擦焊过程中，因为其旋转棒的旋转方向与前进方向的原因，所以接合部的左右是非对称的。

2.6 高能束焊接

电子束、等离子束和激光束由于其能量集中，效率较高被俗称为“三束”，用这“三束”作为热源对试件进行焊接称为高能束焊接。等离子束焊接技术是通氩弧焊技术发展起来的，其电弧的产生原理与钨极氩弧焊的电弧相近，只是在电弧上施加了电磁作用力、机械作用力和热作用力进行了三力约束作用，使得等离子弧的电弧密度和电弧挺度有了很大的提高，成为高能量焊接技术。

3 焊接技术发展趋势

上述焊接方法都是根据其设备的原理产生单一热源对工件进行加热并实施焊接。由于它们各自热源的特性使其在实际应用中各有其优缺点。针对上述存在的问题，现在出现了一系列新的焊接技术 。

3.1 复合热源焊接技术

现在应用比较多的复合技术就是激光-氩弧复合焊接技术，它将激光焊MIG/MAG焊相结合融合了传统激光焊工艺和MIG/MAG工艺的优点，使获得更佳的焊接性能成为现实，而且激光混合焊工艺已经成功地用于汽车及零部件制造业、造船业、航空航天中。

激光焊和MAG焊的结合，产生以下综合效果：

（1） 由于电弧和激光束的相互作用，焊接过程很稳定，几乎不产生飞溅。

（2） 接头熔合良好。

（3） 由于焊缝熔池小于单纯 MAG 电弧的熔池，焊接HAZ区很小，这就使得接头变形小，焊后处理简单。

（4） 焊接时间缩短。

（5） 节省焊接过程中焊丝的消耗、缩短焊接工时，降低生产成本。

3.2 多丝及带极高速焊接技术

同单电弧焊接技术相比，多电弧共熔池焊接技术是高效化焊接的一种主要方式，具有明显优点。由于多个电弧共同在一个熔池上燃烧，不仅提高了总的焊接热输入，而且改变了热量分布的特点，能向熔池及其两侧面提供充足的液体金属和热量。电弧之间的相互热作用可以降低后续焊丝的电能输入，在进行高速焊时能有效避免咬边等多种缺陷，因而可以大大提高焊接速度和生产效率，得到优质美观的焊缝。例如双丝焊的速度和熔敷效率是单丝焊的3-4倍，三丝焊又是单丝焊的4-5倍以上。

3.3 磁控焊接技术

磁控焊接技术是近几年发展起来的新型焊接技术。采用外加磁场控制焊接质量，具有附加装置简单、投入成本低、效益高、耗能少等特点，引起了焊接工作者的广泛兴趣。外加磁场作用下的焊接技术改变了电弧焊的电弧形态，影响母材熔化和焊缝成形，通过电磁搅拌作用，改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程，从而改变晶粒的结晶方向，细化一次组织，减小偏析，提高焊缝的力学性能，降低气孔、裂纹等焊接缺陷的敏感性，在国外被称为“无缺陷焊接”。国内的磁控焊接技术出现较晚，现在还处于研究阶段。

4 小结

本文主要介绍了现阶段各种焊接技的发展现状，在对各种焊接方法进行对比分析的基础上，得出其各自的优缺点，最后探讨了焊接技术未来的发展趋势。

参考文献

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