材料研究进展论文

埋弧焊的研究进展与发展趋势常红霞（江苏大学,材料科学与工程学院，江苏镇江212003）摘要：埋弧焊具有生产效率高、焊缝质量好、机械化程度高的特点，在造船、压力容器、桥梁、铁路车辆、发电设备、重型机械等领域的生产中有着广泛的应用，适用于低碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金、铜及其合金的焊接。随着科学技术突飞猛进的发展，高效化焊接技术越来越受到重视，而埋弧焊的高效化已经成为或内外焊接加工技术研究和工业应用的重点。关键词：埋弧焊焊接高效化机械化ResearchanddevelopmentofthesubmergedarcweldingAbstract:submergedarcweldinghasthecharacteristicsofhighproductionefficiency,goodweldingquality,highdegreeofmechanization,whichiswidelyusedinthefieldofshipbuilding,pressurevessel,bridge,railwayvehicles,powergenerationequipment,heavymachineryandotherproduction,suitableforweldingoflowcarbonsteel,lowalloysteel,stainlesssteel,nickelbasealloy,copperanditsalloys.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,itmakesaspurtofprogress,andefficientweldingtechnologyhasbeenpaidmoreandmoreattention,andtheefficiencyofsubmergedarcweldinghasbecomethefocusofweldingorinternalandexternalprocessingtechnologyresearchandindustrialapplications.Keywords:submergedarcwelding；welding；efficient；mechanized引言焊接是指通过加热或加压或两者并用的方法，同时添加或不添加填充材料，使工件达到原子间结合的一种方法。焊机可以将不同形状尺寸，不同类型的材料（金属或某些非金属），通过原子间的结合力连接起来，刚度大，整体性好，焊接变形小，而且，焊接加工设备灵活，操作性强。焊接可分为电弧焊，电阻焊，高能密度焊等，而埋弧焊属于电弧焊的一种。电弧焊，指将电弧作为热源的熔焊办法。由于电弧焊可以有效简便地把电能转换为热能和机械能，因此应用最为广泛。1，埋弧焊简介埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧焊时，在电弧热作用下，焊丝、焊剂及焊件被融化成气泡，电弧在气泡中燃烧，气泡下部为熔渣膜。埋弧焊的焊缝质量好、机械化程度高、无弧光辐射和飞溅、不受环境风力的影响，在焊接发电设备、低合金钢、铜及其合金等广泛使用。目前，埋弧焊的高效化成为世界焊接加工技术研究的重点。埋弧焊是在半自动或者自动状态下完成的，与传统的焊条电弧焊相比，具有生产效率高，焊缝质量高，对焊工技术水平要求不高，劳动条件好，节省焊丝和能源，且变形小的优点，便于实现机械化程度。但是，埋弧焊的热量输入很大，因此存在一些缺点，如焊接设备大、不易搬动，焊接电流不宜太小，焊缝及热影响区的晶粒粗大，从而焊接接头的力学性能下降，等等。近几年来，随着“高效、优质、自动化”的发展趋势，人们研究了多种可以在实际生产应用的埋弧焊工艺。可以提高埋弧焊焊机效率的方法有：改变电极数量或形状，添加辅助填充金属，改变坡口形状尺寸，利用反面衬垫托住熔融金属今儿使单面焊代替双面焊等等。此外还有冷丝和热丝填丝埋弧焊等。2，双丝埋弧焊双丝埋弧焊是指同时使用两根焊丝来完成同一条焊缝的埋弧焊方法该方法生产效率高、辅助时间少、焊缝质量高等优点。2.1双丝双电源单弧埋弧焊双丝双电源单弧埋弧焊是指两台电源分别对某一焊丝进行供电，且两根焊丝在一个熔池内燃烧。它的特点有：可获得尺寸较宽的焊缝，这对于装配不良的接头焊接或表面对焊非常有利；熔池体积大，焊后凝固时间长，冶金反应充分，不易产生气孔等焊接缺陷。2.2双丝双电源双弧埋弧焊双丝双电源双弧埋弧焊指两台电源（一交流，一直流）分别对某一焊丝进行供电，当两根焊丝相距较远，在焊接过程形成两个熔池。该方法特点：可单独调整，无相互干扰问题，调整方便，简洁，尤其适合高效率焊接。2.3并联双丝单电源埋弧焊并联双丝单电源埋弧焊指将两根焊丝并联于同一台电源的埋弧焊。特点：当焊丝垂直于焊接方向，熔深浅、稀释率低；当焊丝平行于焊接方向时，焊速较高。2.4细双丝埋弧焊，属于单丝埋弧焊，焊丝直径小于2.5mm，主要用于薄板焊接，特点是：能耗低，生产效率高，裂纹倾向小，焊接接头力学性能高，焊接熔合比小。2.5双丝窄间隙埋弧焊，是一种焊缝性能高，变形小、能耗低及焊缝成形美观的焊接工艺技术。2.6金属粉末双丝埋弧焊，在双丝埋弧焊中，适当添加金属粉末，从而改善焊接效率。3，多丝埋弧焊多丝埋弧焊是指同时使用两根以上的焊丝完成单个焊缝的焊接方法。它可以把焊接所需要的能量分配给焊丝，因此，工业上可以使用较细的焊丝、较小的电流而较大的焊速同时完成焊接过程。此外，相邻焊丝可看作前丝的预热和后丝的后热，这样，焊接效率大幅提高，焊缝质量也有所改善。三丝系统中，通常利用“直流+交流+直流”，前丝采用大电流、低电压保证良好熔深，跟踪焊丝采用小电流、大电压来得到光洁焊缝，这样有利于电弧稳定，避免磁偏吹现象。4，带极埋弧堆焊带极埋弧焊指采用带状电极代替焊丝不断熔化，形成熔深大熔宽大的焊接接头。它是目前大面积堆焊中应用最广的堆焊方法。优点：熔深小，较高的堆焊能力，稀释率低，堆焊表面光滑、平整、成形美观，焊道宽度大。典型的焊接参数：带极尺寸60*0.5mm，焊接速度9~12cm/min，电流600~650A，电压28~30V现在，为了进一步提高带极埋弧焊的熔敷率与生产效率等，研究了丝极与带极组合的埋弧堆焊，成形带极埋弧堆焊，添加金属粉末的带极埋弧堆焊，摆动带极埋弧堆焊等。5，窄间隙埋弧焊与一般埋弧焊相比，窄间隙埋弧焊的破扣件较小，一般为1.5~3°，每一道每一层的焊接过程都是自动进行的，窄间隙埋弧焊焊接接头的性能，特别是冲击性能要比普通埋弧焊高的多。窄间隙埋弧焊工艺的显著特点是分道3焊技术，即从第二层开始每层焊缝分两道焊接。焊接工艺参数包括电流、电压和焊接速度等。特征：单焊丝，单电源，一个控制系统优点：减少相同材料厚度，改善应力状态。缺点：对设备可靠性要求高，返修性差。6结论埋弧焊是现代工业的一个重要加工环节，焊接过程的自动化和智能化保证了焊接质量，提高了生产效率，改善了劳动条件，也是未来焊接发展的重要方向。埋弧焊机控制技术随着科学技术的不断进步，尤其是计算机技术的迅速发展，现代智能控制的专家系统控制方法、模糊控制方法、人工神经网络控制方法和复合控制方法等，在埋弧焊生产过程中得到广泛地应用。焊接工艺高效化、焊接电源控制数字化、焊接质量控制智能化、焊接过程自动化已经是国内外加工技术研究和应用的重要发展趋势。