双丝熔化极气体保护焊

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1、双丝熔化极气体保护焊

2、第1第1　　韩国明（天津大学材料科学与工程学院300072）前言高效化是当前焊接技术的发展方向。要实现高效化焊接，措施之一就是提高焊接速度，由于提高焊接速度易产生未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷，因而通常熔化极气体保护焊的焊速只为0.3-0.5m/min；措施之二是提高焊丝熔敷率，在一般MIG/MAG焊时,往往在提高焊丝熔敷率的同时也意味着热输入的增加，从而引起焊接变形等问题。实际应用证明，采用双丝熔化极气体保护焊可提高生产效率和焊接质量，减少焊接变形，节约焊接材料，改善劳动条件，因而双丝熔化极气体保护焊得到了发展及应用。1双丝

3、MAG焊（MAX法）双丝MAG焊是利用熔池过热多余的热量来熔化填充焊丝增加熔敷率并用大电流提高焊接速度。其基本原理如图1所示。在双丝MAG焊时，前面的焊丝产生电弧，称之熔化极焊丝；后面的焊丝为填充焊丝，它直接插入熔池。前丝的导电嘴与后丝的导丝嘴平行并且相邻地配置在一个喷嘴内。填充焊丝插入由熔化极焊丝的电弧所形成的熔池中，以熔池多余的热量来融化填充焊丝。在大焊接电流和焊接速度的条件下，由于填充焊丝吸收了熔池的热量，使母材热影响区变窄，减少了变形，改善了焊缝成形。在焊接过程中，焊接电流一小部分流经填充焊丝到地线端而形成回路，使得通过熔化极焊丝和填充焊丝

4、的电流方向相反，熔滴在反向电流产生的排斥力作用下向前倾斜，电弧被推向前方。填充焊丝即使与熔化极焊丝相邻，也不会产生飞溅，且能使填充焊丝顺利送入到熔池中。此种方法已成功用于铝及铝合金的焊接。它不但可实现高速焊接，并且在大电流下也不产生起皱现象，而且还可实现薄板的稳定可靠高速焊接。该方法具有以下特点：（1）熔敷率高由于利用熔池多余热量来熔化填充焊丝，在电源输出功率不变的情况下，大大提高了焊丝熔敷效率。例如采用直径ф2.4mm的熔化极焊丝和直径ф1.6mm填充焊丝，焊丝熔化量高出单丝MIG焊一倍以上。由于填充焊丝送丝量可根据焊接电流大小独立控制，从而可依

5、据不同接头形式和坡口形状选择不同的填充焊丝送丝量。（2）减少了母材的热输入由于母材的热输入少，从而减少了焊接接头的变形。（3）焊接速度高当采用直径2.4mm熔化极焊接和直径1.6mm填充焊丝时，焊接板厚10mm的T形接头的角焊缝，焊接速度为单丝MIG焊的2倍以上，实现快速焊接。2T.I.M.ET双丝熔化极气体保护焊近年来欧美纷纷推出一种高速焊接法，即双丝熔化极气体保护焊简称双丝高速焊。奥地利的Fronius公司的双丝高速焊称为TIMET双丝高速焊。最初的双丝熔化极气体保护焊的两根焊丝通过一个共用的导电嘴送出，两根焊丝由一个电源或分别由两个独立的焊接

6、电源供电。由于两根焊丝的电位相同，只是送丝速度不同，无法对两个电弧分别进行控制，焊接工艺规范难以调节，在焊接时焊接速度并没有达到预期的那样高。20世纪90年代开发出的T.I.M.ET双丝焊技术，将两根焊丝从相互之间绝缘的两个导电嘴送出，这两个导电嘴被安装在一个焊枪喷嘴内。两根焊丝分别由各自的电源供电。双丝熔化极气体保护高速焊的基本原理如图2所示。两根焊丝直径、材质以及送丝速度等都可各自不同。工艺参数非常灵活，彼此独立调节，可以有多种匹配方式。两根焊丝可用或不用脉冲电流，当两个电源都是脉冲方式时，脉冲电流波形可相差180度，即在某一时刻只有一个电弧燃

7、烧，另一个处于维弧（只有基值电流）状态，这样可最佳地控制电弧，在保证每个电弧稳定燃烧的前提下，互相不影响。当采用脉冲焊接时，在两个电源间设置一协调器，可实现以下三种脉冲电流波形（图3）：（1）同步脉冲脉冲电流波形如图3a所示，两个脉冲电流同时达到峰值，有利于形成较大熔深，但飞溅较大，一般很少采用。（2）交替脉冲脉冲电流波形如图3b所示，电流波形相差180度，即在某一时刻只有一个电弧处于燃烧状态。当焊接参数设置最佳时，脉冲电弧无短路、无飞溅、实现一脉一滴，每个熔滴的大小几乎相同，焊接过程稳定，减少了合金元素的烧损，特别适合于铝及铝合金的焊接，其焊接过

8、程的熔滴过渡的高速摄影照片如图4所示。（3）分立脉冲脉冲电流波形如图3c所示，由于脉冲电流到达峰值的时间不同，能显著降低电弧的作用力，减少飞溅，可以实现高速焊接。除此之外，每个焊丝可进行单独调节，使之保持短弧。使用短弧焊接时，熔池体积保持很小，易实现薄板快速焊接。图4双丝高速焊的熔滴过渡的高速摄影照片单丝MIG/MAG焊时，焊接速度是很有限的。如果焊接速度较高，母材的热输入小，形成的熔池小，造成熔池与母材的温度梯度大，熔池凝固快，焊缝增高大，容易产生咬边等缺陷，焊缝形成不好。在双丝熔化极气体保护高速焊中，一般设置前一根焊丝焊接电流稍大些，加热母材金

9、属使之熔化，形成一定的熔深，紧随其后的第二根焊丝熔化填满熔池。例如，主焊丝电弧电压为33V，电流为320A，焊丝熔化速度为