梁 燁 劉曉麗 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)院

雙絲串列MIG/MAG高效焊接

梁 燁 劉曉麗 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)院

隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)量逐年增加，這對焊接效率提出了更高的要求。在諸多焊接方法中，雙絲串列MIG/MAG焊作為一種高效優(yōu)質(zhì)焊接方法，可以大幅度地提高焊接速度和金屬熔敷率，從而提高焊接效率[1]。

雙絲串列MIG/MAG焊既解決了傳統(tǒng)單絲焊在高焊速時容易出現(xiàn)的未焊透、咬邊、成形差等，又解決了高送絲速度時熔滴過渡的困難。此外，它還具有電流調(diào)節(jié)范圍寬、飛濺少、變形小、焊縫成形好等優(yōu)點(diǎn)。雙絲串列MIG/MAG焊在管道、造船、鍋爐與壓力容器等制造中得到越來越多的應(yīng)用[2-3]。

1 雙絲串列MIG/MAG焊原理

雙絲串列MIG/MAG焊是在雙絲并聯(lián)MIG/MAG焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高效焊接方法。如圖1所示，雙絲并聯(lián)MIG/MAG焊由同一電源(或者兩臺并聯(lián)電源)供電，兩根焊絲共用一個導(dǎo)電嘴。由于兩根焊絲上的電流方向是相同的，焊接電弧容易互相吸引而導(dǎo)致電弧不穩(wěn)。雙絲串列MIG/MAG焊則能避免該問題，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的焊接。如圖2所示，它由兩臺電源、兩臺送絲機(jī)、一臺同步控制器和一把焊槍等組成。兩根焊絲分別由各自的電源供電，并由各自的送絲機(jī)構(gòu)經(jīng)過相互絕緣的導(dǎo)電嘴送絲，在焊絲和工件間形成兩個獨(dú)立電弧。在同步控制器的控制下，兩電弧協(xié)同工作形成一個共同的熔池。一般前導(dǎo)焊絲的電流要大于跟隨焊絲。前導(dǎo)焊絲主要用于控制熔深，而跟隨焊絲除填充金屬外，主要控制焊道成形和坡壁熔合。

圖1 雙絲并聯(lián)MIG/MAG焊示意圖

圖2 雙絲串列MIG/MAG焊示意圖

為了避免電弧間的相互干擾，雙絲串列MIG/ MAG焊一般采用相位角相差180°的直流脈沖供電模式。如圖3所示，在協(xié)同控制器的調(diào)節(jié)下，前導(dǎo)焊絲的電流峰值對應(yīng)跟隨焊絲的基值，跟隨焊絲的電流峰值對應(yīng)前導(dǎo)焊絲的基值，兩個電弧實(shí)現(xiàn)了交替導(dǎo)通，這樣就最大程度地降低了電磁力的影響。同時，由于采用直流脈沖供電，雙絲串列MIG/MAG焊可在較大的電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)一種理想的熔滴過渡形式即一脈一滴。

圖3 雙絲串列MIG/MAG焊的熔滴過渡

對于傳統(tǒng)的單絲焊，大電流高速焊時很容易產(chǎn)生咬邊，這主要因?yàn)殡娏髟黾?，電弧壓力也隨之增加，電弧壓力迫使更多液態(tài)金屬向電弧后方聚集。當(dāng)電弧繼續(xù)向前移動后，金屬無法到達(dá)焊趾，從形成咬邊缺陷。而在相同的熱輸入量下，雙絲串列MIG/MAG焊的電弧力更加分散，熔池的流動狀況和熱分布狀況得到了改善，從而有效地降低了咬邊傾向[4]。

綜上所述，通過采用相位角相差180°的雙直流脈沖供電，雙絲串列MIG/MAG焊可以實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、高效的焊接過程。

2 雙絲串列MIG/MAG焊的工藝特點(diǎn)

2.1 較高焊接速度和熔敷速率

由于采用雙絲加熱，無論是MIG焊鋁，還是MAG焊鋼，雙絲焊均比單絲焊的焊接速度要快1～2倍，見表1。

表1 焊接速度對比(單位：cm/min)

雙絲串列MAG焊的熔敷率也要高于單絲MAG焊、藥芯焊絲單絲電弧焊和單絲埋弧焊，其最高熔敷率可達(dá)16kg/h。

2.2 具有脈沖焊的優(yōu)點(diǎn)

雙絲串列MIG/MAG焊的雙絲均采用直流脈沖模式，所以它也具有了脈沖熔化極氬弧焊的特點(diǎn)。

1）電流調(diào)節(jié)范圍寬，工藝適應(yīng)性好。

2）熔敷效率增加時，仍能保持較低的熱輸入，可以用于薄板焊接。

3）熔滴過渡及熔池尺寸容易控制，有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊。

4）脈沖電弧具有熔池攪拌作用，可以細(xì)化晶粒，消除氣孔。

3 雙絲串列MIG/MAG焊在實(shí)踐中的應(yīng)用

雙絲串列MIG/MAG焊可以用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和鋁合金等多種金屬的焊接。焊接接頭的形式有搭接焊縫、平角焊縫、船形焊縫和對接焊縫等。其應(yīng)用實(shí)例見表2。

表2 雙絲串列MIG/MAG焊應(yīng)用實(shí)例

4 趨勢與展望

由于雙絲串列MIG/MAG焊的工藝參數(shù)可調(diào)節(jié)性好，例如前導(dǎo)焊絲和跟隨焊絲的間距、夾角、焊絲伸出長度及各自的焊接參數(shù)都是可以調(diào)節(jié)的，通過不同參數(shù)的優(yōu)化配合，該工藝的應(yīng)用范圍會更加廣泛。而且，多個雙絲焊槍可以同時使用，使焊接效率得到了進(jìn)一步的提高，該方法對于壓力容器、管道、船板等中厚板焊接有著重要的意義?？傊捎谥T多的優(yōu)點(diǎn)，雙絲串列MIG/MAG焊必將為越來越多的生產(chǎn)企業(yè)采用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

1 陳裕川.高效MIG/MAG焊的新發(fā)展(一).現(xiàn)代焊接, 2008, 72(12)：4～8

2 史耀武.油田長輸管線焊接技術(shù)的新發(fā)展.電焊機(jī),2005, 35(9)：37～42

3 李桓.熔化極脈沖焊設(shè)備及其在焊管生產(chǎn)中的應(yīng)用前景.焊管.2012,33(2)：40～44

4 李興林,黃石生,吳開源.高速雙絲脈沖MIG焊的研究.電力電子技術(shù),2008,42(3)：39～40

2013－09－03）