高速电弧焊工艺的发展及应用实践微探

摘 要：文章主要对高速电弧焊工艺的发展及应用实践进行探究。具体是从双丝电弧焊、双焊炬组合焊接工艺以及多元混合气体保护焊三大方面展开论述的，希望高速电弧焊工艺技术在日后将会获得更大的发展与应用空间，并为我国制造业创造更多的效益。

关键词：电弧焊；双丝电弧焊；多元混合气体保护焊；制造业；实践应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.042

在过去，熔化气体保护焊（GMAW）在进行高速焊接过程中常常出现“咬边”现象，在焊速不断加大的情况下，焊缝连贯性缺乏问题衍生出来[1]。GMAW焊接速度多数为1m/min，这与高速焊接之间存在一定差距，而在工业实践中，焊速大多数被管控在0.5m/min。为了使焊接效果有所保障，与此同时落实高速焊接这一目标，众多科研人员积极对多样化电弧焊工艺技术进行研究。在高端、智能化技术的协助下，很多高速焊接工艺技术先后被研制出来，并取得了良好的应用效果，基于此本文展开论述。

1 双丝电弧焊

双丝焊之所以能够优化生产效率，主要是因为其能够提升熔敷效率，多种弧焊工艺程序对其表现出强烈的依赖性，应用频率最高的是以熔化极焊接方法为基点的手工电弧焊工艺。通常情况下，双丝焊分为两种类型，即串列双丝焊与并列双丝焊，以下本文对这两种电弧焊接方式进行分析。

串列双丝焊体系中焊丝之间在电能获取上体现出独立性。相邻两根焊丝距离不同，焊接方法又被细分为共熔池法与分离电弧法[2]。共熔池法在制造行业中的应用，可以大幅度强化生产效率，并且借助节省电量的方式降低了生产成本，焊缝塑造质量有所保障的同时，高速焊接目标也顺利实现了。分离电弧法实效性的发挥，有赖于电流的辅助，在小电流辅佐下电弧前端产生浅熔深与预热现象，而大电流虽然不产生浅熔深与预热现象，但是却能够对首层起到重熔与热处理作用。

并列双丝焊体系内两焊丝共同应用一个电源与导电嘴，在导电嘴构件中同步运行。在并列双丝焊体系中，两条焊丝在半径、物质组成成分上可以存在差异性。并列双丝焊凭借应用之时能够获得优良焊缝、操作程序简单等特色，拥有较高应用率，尤其是气体保护并列双丝焊（TWIN ARC双丝焊）。作为一种效率高、速率高的MIG焊接方式，双丝焊接熔敷率可高达20㎏/h，焊接速度为5m/min，焊接自动化目标的实现指日可待。

2 双焊炬组合焊接工艺

双焊炬组合焊接工艺为复合焊接工艺，其之所以能够在达到提高焊接速度这一目标，主要是借助复合热源这一优势。最具代表的是激光-MIG复合热源焊接工艺，其将激光焊与MIG焊的优良性质整合在一起，从而在优化焊接质量、提高焊接速率方面体现出实效性。激光焊是近几年开发出来的新兴焊接方式，凭借激光束能够聚集高密度能能量这一特性，从而使熔敷深度有所保证而宽度不受到干扰，此时热处理区域与热变形量均被控制在一定水平上[3]。激光-MIG电弧焊工艺在应用过程中，会出现激光-电弧形态，其和普通的激光焊相比较，对接头高尺寸精准性没有提出苛刻的要求，并借助填补金属物质的形式，更深程度优化了生产效率。此外，基于电焊物体自体蒸发的实况，激光的发射率便会得到有效的管控，此时激光-MIG电弧焊利用效率进一步提升。虽然该电弧焊工艺在投入使用过程中，耗费成本处于相当高的水平，但是因为其能够大幅度提高生产效率，所以在船舶等制造行业得到广泛的应用。

双焊炬组合焊接工艺的类型是多样化的，除了上文提及的激光-MIG复合热源焊接工艺以外，还有可减少母材热输入的双焊炬组合焊接工艺，其是由美国肯塔基大学教授张裕明提出来的。该电弧焊工艺在在传统GMAW焊枪基础上发展起来的，具体是将一个等离子弧焊（PAW）焊枪安置上去。在该类焊接工艺体系内，电流有两个流动方向，一部分借助母材回到GMAW电源负极；另一部分借助PAW焊枪回归PAW电源负极。正因如此，焊丝、PAW焊枪与PAW电源构成一个回路；焊丝、母材与GMAW电源组成另一个回路。可见，PAW焊枪构成的通路对电流起到分流作用，从而使焊丝的高速率熔化有所保障，并且单位长度焊缝熔敷金属量处于恒定水平，而母材电流（Ia）、流经PAW焊枪电流（Ib）、焊丝电流（Ic）三者存在如下的关系，即Ic=Ia+Ib。因为焊丝电流Ic值长期处于较高水平，所以焊丝的熔化速率才有所保障，同时最大限度的压缩了高速焊接过程中焊缝缺陷出现率。因为该手工电弧焊工艺应用了两套电源，且PAW体积较大，所以目前其在制造行业应用率并不高。

3 多元混合气体保护焊

因为焊接过程中旋转射流过渡区域、熔滴过渡区域稳定性处于极低水平，所以手工电弧焊工艺应用之时常常产生较多的飞溅量，此时焊缝塑型质量也无法得到保障，电弧焊工艺的实效性大大折扣。上述问题的出现，主要是因为缺乏稳定性的熔滴过渡方式对焊接应用电流上限起到制约性作用。

TIME、LINFAST等多元混合气体保护焊接工艺的开发与应用，具体是借助保护气体去实现调整焊接电弧形状这一目标，从而使熔滴的受力形态发生一定改变，此时旋转射流过渡进程也体现出稳定性。多元混合气体保护焊这一手工电弧焊工艺在生产制造行业领域中的应用，发挥的实效性是巨大的，具体是在以下两个方面体现出来：一是优化了焊接质量；二是使焊丝熔敷效率提高2～3倍。相关资料记载，多元混合气体保护焊的送速高达28～50m/min，熔敷率的最大值为430g/min。

4 结束语

综合全文论述的内容，对双丝电弧焊、激光-MIG复合热源焊接工艺、多元混合气体保护焊等手工电弧焊工艺有更加深入的了解。并且可以推测的是在焊接技术发展的历程中，高速MIG焊接技术将会获得更大的发展与应用空间这一结论，科研人员也会不断对焊缝缺陷成因进行研究，从而使更多高端、高速焊接工艺技术涌现出来。

参考文献：

[1]武传松，王林，陈姬，杨丰兆，高进强.高速GMAW驼峰焊道的产生机理与抑制技术[J].焊接，2016（07）：4-13+69.

[2]毛骏，王顺花.压力容器中的几种堆焊技术[J]. 装备制造技术，2016（04）：146-148+153.

[3]耿正，魏占靜，韩雪飞，汪清华，王巍，邱光.高熔敷率低热输入的Tri-Arc双丝电弧焊接方法[J].金属加工（热加工），2014（22）：36-39+42.

作者简介：王振（1985-），男，黑龙江哈尔滨人，本科，助理工程师，研究方向：电焊机操作、控制、焊接工艺。