雙絲熔化極氣體保護(hù)焊

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1、雙絲熔化極氣體保護(hù)焊

2、第1第1　　韓國(guó)明（天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院300072）前言高效化是當(dāng)前焊接技術(shù)的發(fā)展方向。要實(shí)現(xiàn)高效化焊接，措施之一就是提高焊接速度，由于提高焊接速度易產(chǎn)生未焊透、焊道不連續(xù)、咬邊等缺陷，因而通常熔化極氣體保護(hù)焊的焊速只為0.3-0.5m/min；措施之二是提高焊絲熔敷率，在一般MIG/MAG焊時(shí),往往在提高焊絲熔敷率的同時(shí)也意味著熱輸入的增加，從而引起焊接變形等問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用證明，采用雙絲熔化極氣體保護(hù)焊可提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，節(jié)約焊接材料，改善勞動(dòng)條件，因而雙絲熔化極氣體保護(hù)焊得到了發(fā)展及應(yīng)用。1雙絲

3、MAG焊（MAX法）雙絲MAG焊是利用熔池過(guò)熱多余的熱量來(lái)熔化填充焊絲增加熔敷率并用大電流提高焊接速度。其基本原理如圖1所示。在雙絲MAG焊時(shí)，前面的焊絲產(chǎn)生電弧，稱(chēng)之熔化極焊絲；后面的焊絲為填充焊絲，它直接插入熔池。前絲的導(dǎo)電嘴與后絲的導(dǎo)絲嘴平行并且相鄰地配置在一個(gè)噴嘴內(nèi)。填充焊絲插入由熔化極焊絲的電弧所形成的熔池中，以熔池多余的熱量來(lái)融化填充焊絲。在大焊接電流和焊接速度的條件下，由于填充焊絲吸收了熔池的熱量，使母材熱影響區(qū)變窄，減少了變形，改善了焊縫成形。在焊接過(guò)程中，焊接電流一小部分流經(jīng)填充焊絲到地線端而形成回路，使得通過(guò)熔化極焊絲和填充焊絲

4、的電流方向相反，熔滴在反向電流產(chǎn)生的排斥力作用下向前傾斜，電弧被推向前方。填充焊絲即使與熔化極焊絲相鄰，也不會(huì)產(chǎn)生飛濺，且能使填充焊絲順利送入到熔池中。此種方法已成功用于鋁及鋁合金的焊接。它不但可實(shí)現(xiàn)高速焊接，并且在大電流下也不產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，而且還可實(shí)現(xiàn)薄板的穩(wěn)定可靠高速焊接。該方法具有以下特點(diǎn)：（1）熔敷率高由于利用熔池多余熱量來(lái)熔化填充焊絲，在電源輸出功率不變的情況下，大大提高了焊絲熔敷效率。例如采用直徑ф2.4mm的熔化極焊絲和直徑ф1.6mm填充焊絲，焊絲熔化量高出單絲MIG焊一倍以上。由于填充焊絲送絲量可根據(jù)焊接電流大小獨(dú)立控制，從而可依

5、據(jù)不同接頭形式和坡口形狀選擇不同的填充焊絲送絲量。（2）減少了母材的熱輸入由于母材的熱輸入少，從而減少了焊接接頭的變形。（3）焊接速度高當(dāng)采用直徑2.4mm熔化極焊接和直徑1.6mm填充焊絲時(shí)，焊接板厚10mm的T形接頭的角焊縫，焊接速度為單絲MIG焊的2倍以上，實(shí)現(xiàn)快速焊接。2T.I.M.ET雙絲熔化極氣體保護(hù)焊近年來(lái)歐美紛紛推出一種高速焊接法，即雙絲熔化極氣體保護(hù)焊簡(jiǎn)稱(chēng)雙絲高速焊。奧地利的Fronius公司的雙絲高速焊稱(chēng)為T(mén)IMET雙絲高速焊。最初的雙絲熔化極氣體保護(hù)焊的兩根焊絲通過(guò)一個(gè)共用的導(dǎo)電嘴送出，兩根焊絲由一個(gè)電源或分別由兩個(gè)獨(dú)立的焊接

6、電源供電。由于兩根焊絲的電位相同，只是送絲速度不同，無(wú)法對(duì)兩個(gè)電弧分別進(jìn)行控制，焊接工藝規(guī)范難以調(diào)節(jié)，在焊接時(shí)焊接速度并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的那樣高。20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)出的T.I.M.ET雙絲焊技術(shù)，將兩根焊絲從相互之間絕緣的兩個(gè)導(dǎo)電嘴送出，這兩個(gè)導(dǎo)電嘴被安裝在一個(gè)焊槍噴嘴內(nèi)。兩根焊絲分別由各自的電源供電。雙絲熔化極氣體保護(hù)高速焊的基本原理如圖2所示。兩根焊絲直徑、材質(zhì)以及送絲速度等都可各自不同。工藝參數(shù)非常靈活，彼此獨(dú)立調(diào)節(jié)，可以有多種匹配方式。兩根焊絲可用或不用脈沖電流，當(dāng)兩個(gè)電源都是脈沖方式時(shí)，脈沖電流波形可相差180度，即在某一時(shí)刻只有一個(gè)電弧燃

7、燒，另一個(gè)處于維弧（只有基值電流）狀態(tài)，這樣可最佳地控制電弧，在保證每個(gè)電弧穩(wěn)定燃燒的前提下，互相不影響。當(dāng)采用脈沖焊接時(shí)，在兩個(gè)電源間設(shè)置一協(xié)調(diào)器，可實(shí)現(xiàn)以下三種脈沖電流波形（圖3）：（1）同步脈沖脈沖電流波形如圖3a所示，兩個(gè)脈沖電流同時(shí)達(dá)到峰值，有利于形成較大熔深，但飛濺較大，一般很少采用。（2）交替脈沖脈沖電流波形如圖3b所示，電流波形相差180度，即在某一時(shí)刻只有一個(gè)電弧處于燃燒狀態(tài)。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置最佳時(shí)，脈沖電弧無(wú)短路、無(wú)飛濺、實(shí)現(xiàn)一脈一滴，每個(gè)熔滴的大小幾乎相同，焊接過(guò)程穩(wěn)定，減少了合金元素的燒損，特別適合于鋁及鋁合金的焊接，其焊接過(guò)

8、程的熔滴過(guò)渡的高速攝影照片如圖4所示。（3）分立脈沖脈沖電流波形如圖3c所示，由于脈沖電流到達(dá)峰值的時(shí)間不同，能顯著降低電弧的作用力，減少飛濺，可以實(shí)現(xiàn)高速焊接。除此之外，每個(gè)焊絲可進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，使之保持短弧。使用短弧焊接時(shí)，熔池體積保持很小，易實(shí)現(xiàn)薄板快速焊接。圖4雙絲高速焊的熔滴過(guò)渡的高速攝影照片單絲MIG/MAG焊時(shí)，焊接速度是很有限的。如果焊接速度較高，母材的熱輸入小，形成的熔池小，造成熔池與母材的溫度梯度大，熔池凝固快，焊縫增高大，容易產(chǎn)生咬邊等缺陷，焊縫形成不好。在雙絲熔化極氣體保護(hù)高速焊中，一般設(shè)置前一根焊絲焊接電流稍大些，加熱母材金

9、屬使之熔化，形成一定的熔深，緊隨其后的第二根焊絲熔化填滿熔池。例如，主焊絲電弧電壓為33V，電流為320A，焊絲熔化速度為