窄间隙焊接技术(2)

参数，特别是电压的波动以及凝固裂纹的敏感性大，限制了这一工艺的适应性。单道焊在日本使用较多。

日本以外的其他国宝广泛使用多道焊，其特点是坡口填充速度相当低，但其适应性强，可靠性高，产生缺陷少。尽管焊接成本较高，但这一方案的最重要之处在于，允许使用标准的或略为改进的焊剂，以及普通SAW焊接工艺。

窄间隙熔化极气体保护焊

窄间隙熔化极气体保护焊是利用电弧摆动来到达焊接钢板两侧壁的一种方法。在平焊方法中，为了使I形坡口的两边充分焊透，使电弧指向坡口两侧壁，采用了各种方法：①在焊丝进入坡口前，使焊丝弯曲的方法；②使焊丝在垂直于焊接方向上摆动的方法；③麻花状绞丝方法；④药芯焊丝的交流弧焊方法；⑤采用大直径实心焊丝的交流弧焊方法等。另外，也有采用φ（Ar）30%+φ（CO2)70%作为保护气体与ф1.6mm实心焊丝相配合的气体保护焊方法，用来焊接特殊形状复杂的接头。在横焊方法中，为了防止I形坡口内熔融金属下淌，以便得到均匀的焊道，提出了如下焊接方法：利用焊接电流的周期性变化，使焊丝摆动或将坡口分成上下层的焊接方法，以及将2种方式组合起来的焊接方法等。在立焊窄间隙MAG焊接方法中，为了保证坡口两侧焊透，研制了摆动焊丝的焊接方法以及焊接电流与焊丝摆动同步变化的焊接方法。

窄间隙焊接的发展方向及其新进展

窄间隙焊具有极高的焊接生产率，更优良的接头力学性能，更

6

小的焊接残余应力和残余变形，更低的焊接生产成本等显著技术与经济优势，将其归为先进制造技术，当之无愧。然而，迄今为止，该技术在厚板焊接领域的推广应用仍极其有限，我国不少行业至今在应用上仍没有零的突破。要使窄间隙焊接技术更成熟化、更实用化、技术经济优势更明显化，还应主要从以下方面加快技术开发和技术进步： （1）开发更低热输入的弧焊技术，以满足高强钢甚至高合金钢、空间位置适应性更宽等方面的需要；

（2）开发GMAW方法的超低飞溅率控制技术（包括电源），以满足窄间隙自动焊工艺过程高可靠性、高稳定性的需要；

（3）开发高抗干扰能力、高可靠性、高精度的自动跟踪技术，以满足焊枪在狭窄坡口内安全可靠运行，电弧在坡口内空间作用位置高度准确的需要。

近10余年来，关于窄间隙焊接新技术的开发研究，世界各国似乎都放慢了速度，原因可能在于超低飞溅率控制技术和高可靠性的实时跟踪控制还未产生技术上的飞跃，而绝对不是窄间隙焊技术已达到尽善尽美的状态。十分可喜的是，各国焊接专家们并没有心灰意冷，自上世纪90年代以来在为弧焊技术产生质的飞跃而进行的不懈研究中，取得了令人振奋的新进展，从而为窄间隙焊技术的快速发展奠定了基础。近10余年来的部分进展如下：

（1）采用脉冲旋转射流过渡技术，在降低飞溅率的同时增强两侧壁的熔合；采用磁场控制窄间隙坡口内的电弧摆动；

（2）超低飞溅率（＜3%）表面张力过渡焊机已开发成功（美国Lincoln

7

公司）且已商品化；

（3）采用计算机辅助控制的各种光电、激光等自动跟踪系统相继开发出来（如瑞典ESAB公司、美国Jellin公司以及国内数所大学等）； （4）恒流CO2焊机、模糊控制半自动GMAW焊机（如日本）等新型电源相继开发出来（有的已商品化）；

（5）高熔敷速度、低飞溅率、无需层间清渣的药芯焊丝的开发，为窄间隙药芯焊丝电弧焊的应用提供了可能性；

（6）高稳定度送丝机构（如双电机、四轮驱动等）已成功应用于常规GMAW方法中。

总之，近年来在GMAW领域开发出来的诸多新工艺、新设备、新装置、新器材，以及工业技术水平的不断提高，都为窄间隙焊的技术进步提供了新思路、新途径和新技术储备。相信在不久的将来，更高效率、更高质量、更低成本、更可靠、更实用化的窄间隙焊接技术还会不断涌现出来。

搅拌摩擦焊

摘要：随着材料的不断发展，越来越多的异种材料需要被焊接，为

8

实现此效果，搅拌摩擦焊诞生。

关键词：搅拌摩擦焊、原理、发展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是英国焊接研究所(The Welding Institute)于1991年发明的专利焊接技术。搅拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技术的优点外，还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的连接。挪威已建立了世界上第一个搅拌摩擦焊商业设备，可焊接厚3—15mm、尺寸6×16的Al船板；1998年美国波音公司的空间和防御实验室引进了搅拌摩擦焊技术，用于焊接某些火箭部件；麦道公司也把这种技术用于制造Delta运载火箭的推进剂贮箱。下面主要介绍搅拌摩擦焊的方法、过程、特点以及搅拌摩擦焊在中国的发展现状。

搅拌摩擦焊的原理

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样．搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于．搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头(welding pin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图所示。在焊接过程中 工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转．边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材

9

料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。

在焊接过程中，焊头在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转焊头与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料流向焊头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。焊头一般采用工具钢制成，焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。针对匙孔问题，目前已有伸缩式搅拌头研发成功，焊后不会留下焊接匙孔。

关于在搅拌摩擦过程中界面原子的运动现在仍处于研究阶段。

搅拌摩擦焊的特点

焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头。通常在Al合金焊接时，一个工具钢搅拌头可焊到800m长的焊缝。

同时，由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结

10

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库窄间隙焊接技术(2)在线全文阅读。