王建才

摘要：作為保護(hù)焊關(guān)鍵技術(shù)重要的組成部分，使用窄間隙氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接工作，不僅可以有效控制焊接成本，還能提升焊接效率和質(zhì)量。但是，由于窄間隙氣體保護(hù)焊缺少完善的配套設(shè)施，并且未能有效突破現(xiàn)有的技術(shù)壁壘，需要對(duì)窄間隙氣體保護(hù)焊相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，有助于該技術(shù)獲得巨大的發(fā)展和應(yīng)用空間。

關(guān)鍵詞：窄間隙氣體保護(hù)焊;側(cè)壁熔合;氣體保護(hù);焊縫軌跡跟蹤;飛濺率

引言

在工業(yè)和其它領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中，弧焊技術(shù)已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用的焊接技術(shù)，其中自動(dòng)化焊接技術(shù)、高效率低成本焊接技術(shù)，是兩種技術(shù)重要的發(fā)展方向。以高效率低成本焊接技術(shù)為例，最具代表性的為窄間隙焊接技術(shù)，該技術(shù)是由多種技術(shù)組成，包括窄間隙埋弧焊、窄間隙熱絲脈沖氬弧焊以及窄間隙氣體保護(hù)焊。但是，由于核心設(shè)備、操作方式以及技術(shù)壁壘等因素的限制，窄間隙焊接技術(shù)仍無(wú)法提高應(yīng)用效率。

1.窄間隙氣體保護(hù)焊兩側(cè)壁熔合控制技術(shù)

在窄間隙氣體保護(hù)焊中，兩側(cè)壁可靠融合控制技術(shù)，需要解決焊接坡口過(guò)窄等問(wèn)題，才能有效提升應(yīng)用效率。操作人員進(jìn)行焊接過(guò)程中，由于焊接坡口空間狹小，無(wú)法將電弧軸線放入在坡口內(nèi)，導(dǎo)致坡口側(cè)壁平行與電弧軸線，此時(shí)需要使用密度高的電弧中心，才能在較高的能量狀態(tài)下完成焊接操作。所以，在使用窄間隙氣體保護(hù)焊兩側(cè)壁熔合控制技術(shù)時(shí)，需要焊接人員借助波浪焊絲法，只需在一側(cè)的空間內(nèi)，并且在較小的坡口面積中完成焊接。但是，使用該方法時(shí)應(yīng)注意，應(yīng)避免由于焊接速度太慢影響到熔敷速度。若使用固定偏側(cè)法，此時(shí)在較小的坡口填充面積內(nèi)，受到較快的熔敷速度影響，可在兩側(cè)壁內(nèi)有效完成焊接操作。

2.窄間隙氣體保護(hù)焊的焊槍技術(shù)

在窄間隙氣體保護(hù)焊技術(shù)中，采用窄間隙焊槍NG-GMAW技術(shù)，操作人員應(yīng)充分利用該技術(shù)的以下功能，最大程度發(fā)揮窄間隙氣體保護(hù)焊的焊槍技術(shù)優(yōu)勢(shì)，包括：一，只需較小電壓，即可產(chǎn)生較大的電流，完成對(duì)導(dǎo)電嘴內(nèi)導(dǎo)絲的加熱;二，將導(dǎo)絲保持在平滑順暢的狀態(tài)，可有效降低送絲的電阻值;三，為保證保護(hù)氣體維持在良好的層流狀態(tài)，可通過(guò)感溫區(qū)有效控制氣體流向分布;四，使用壽命長(zhǎng)高絕緣性能的焊槍?zhuān)煞乐乖诤附訒r(shí)出現(xiàn)放電分流情況;五，在窄間隙坡口內(nèi)進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)充分焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，有效發(fā)揮高溫絕緣作用;六，在高強(qiáng)度熱輻射狀態(tài)下，可有效控制焊接溫度。

3.窄間隙氣體保護(hù)焊的焊縫軌跡跟蹤

采用窄間隙焊槍NG-GMAW技術(shù)，需要通過(guò)自動(dòng)化焊接過(guò)程，才能保證焊槍與每個(gè)焊接位置保持相等的距離，同時(shí)還能控制在平行的狀態(tài)下。而該技術(shù)在實(shí)際焊接操作中，需要將產(chǎn)生的誤差控制在±0.5mm范圍內(nèi)，才能避免出現(xiàn)較大的焊接缺陷。但是，由于該技術(shù)焊接坡口角度在1°-3°之間，并且在狹窄的焊接坡口內(nèi)，無(wú)法有效完成電弧跟蹤、二維激光跟蹤以及CCD圖像處理跟蹤。若在較大面角坡口位置進(jìn)行焊接，通常由于弧壓產(chǎn)生的變化，導(dǎo)致焊接出現(xiàn)誤差，同時(shí)無(wú)法通過(guò)二維激光跟蹤對(duì)坡口位置進(jìn)行測(cè)量，從而影響到坡口外焊接結(jié)構(gòu)的反光強(qiáng)度，也無(wú)法有效控制焊接的操作距離。使用CCD圖像處理法，需要將焊槍的坡口角度控制在合理的誤差內(nèi)，才能使焊槍底部中心到坡口位置的距離，在有效的跟蹤距離內(nèi)完成焊接操作。在新型焊槍底部焊絲鄰近坡口距離跟蹤技術(shù)中，需要將焊絲與坡口側(cè)壁的距離控制在有效的范圍內(nèi)，有助于提升該技術(shù)的焊接跟蹤效果。

4.窄間隙氣體保護(hù)焊的高溫區(qū)保護(hù)

傳統(tǒng)的電弧焊接，需要保證在軸向均勻的狀態(tài)下完成保護(hù)氣送氣操作。而在窄間隙氣體保護(hù)焊操作過(guò)程中，在較小的橫向焊縫尺寸內(nèi)，無(wú)法有效的完成氣體送氣操作，同時(shí)在空間內(nèi)受到不均勻送氣的影響，導(dǎo)致氣體未能發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用。受到焊接高溫區(qū)影響，通過(guò)焊絲端部、電弧區(qū)以及熔池區(qū)等位置，對(duì)保護(hù)氣體進(jìn)行安全穩(wěn)定的送氣，其過(guò)程可減少金屬氧化物以及氮化物的生成。而在窄間隙條件技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)氣體保護(hù)技術(shù)，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，增加二次保護(hù)技術(shù)，才能通過(guò)某一傾斜狀態(tài)，在有效的控制電弧中心內(nèi)完成送氣操作，從而避免由于送氣過(guò)程中出現(xiàn)的層流、消耗氣量過(guò)大等問(wèn)題。

5.窄間隙氣體保護(hù)焊的弧焊電源

在傳統(tǒng)的平特性弧焊電源進(jìn)行焊接時(shí)，需要有效提升電源供電的穩(wěn)定性和安全性，才能符合窄間隙氣體保護(hù)焊的弧焊電源使用標(biāo)準(zhǔn)。窄間隙氣體保護(hù)焊需要較高的熔滴過(guò)渡空間，同時(shí)在較高的穩(wěn)定狀態(tài)下，才能避免過(guò)窄的噴嘴端部出現(xiàn)氣體四散等情況。此外，進(jìn)入到感溫區(qū)的保護(hù)氣體，在層流狀態(tài)下發(fā)生變化后，無(wú)法展現(xiàn)出良好的氣體保護(hù)效果。目前，需要借助高質(zhì)量的協(xié)同控制電氣保護(hù)功能，才能保證電源電壓精度控制在±0.3‰以內(nèi)，以此在穩(wěn)定的狀態(tài)下完成射流操作，從而避免在飛射過(guò)程中，飛射內(nèi)蘊(yùn)含大粒徑的顆粒。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)窄間隙氣體保護(hù)焊相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究時(shí)，需要配置完善的基礎(chǔ)設(shè)施，并且對(duì)兩側(cè)壁熔合控制技術(shù)等進(jìn)行有效的完善和優(yōu)化，從而提升技術(shù)的可操作性，避免由于高飛濺率、超高溫度等情況影響到該技術(shù)的正常使用。

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（作者單位：中油管道機(jī)械制造有限責(zé)任公司焊接技術(shù)研究所）