原创 2016-11-25 汤莹莹 朱志明 等 焊割在线

作  者

汤莹莹，朱志明，杨中宇，于英飞

清华大学机械工程系，清华大学先进成形制造教育部重点实验室

摘  要

多电弧气体保护焊借助各电弧之间的相互作用，能够获得比传统单电弧气体保护焊更合理的电弧热力分布和优良的焊缝成形质量，是气体保护焊实现高效化焊接的重要途径。较之其他新型高效焊接方法，如激光焊及其与电弧复合焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等，多电弧气体保护焊的焊接成本低、配套设施齐全、适应性强、具有显著的工业应用价值和广阔的发展前景。按照单面、双面焊接方式和组合电极种类的不同，分类介绍了典型的多电弧气体保护焊接技术的原理、特点及应用，分析其存在的问题，并简单论述其未来发展方向。

关键词：气体保护焊；高效化；多电弧；热力分布；熔敷率

前  言

现代制造业的迅猛发展对高效化焊接的需求日益强烈，优质高效焊接技术和工艺已成为焊接工作者当前亟待研究开发和解决的重点问题之一。

传统单电弧气体保护焊具有焊接成本低、适应性强、明弧监控方便、易于实现自动化等优势，在焊接生产中的应用十分广泛，若能进一步提高其焊接效率，必将产生可观的经济效益。然而，受单电弧限制，传统气体保护焊并不能简单地通过无限制增大电流来提高焊接效率，进而实现高效化。这是因为：一方面，焊接电流过大时，单电弧的热力作用过于集中，容易导致焊缝出现烧穿、咬边、甚至驼峰焊道等缺陷；另一方面，对于熔化极气体保护焊，焊丝熔化后的熔滴过渡会随着电流增大逐渐转变为难以控制的旋转射流过渡，从而造成焊接过程的稳定性严重恶化。近年来，一些学者相继研究开发了由多个电极组合形成的各种不同类型的多电弧气体保护焊技术，以满足不同的实际焊接需求。它们借助各电弧之间的相互作用，能够有效改善电弧的热力分布、熔池的流动状态和提高焊丝熔覆率等，从而显著提高了气体保护焊的焊接效率。

本研究按照单面、双面焊接方式和组合电极种类的不同，对典型多电弧气体保护焊技术的原理、特点及应用进行了分类介绍，剖析它们存在的问题，论述其发展方向，以期对高效焊接技术的发展及其推广应用有一定的促进作用。

结论

多电弧气体保护焊借助各电弧之间的相互作用，打破了传统单电弧气体保护焊受电流增大限制，难以进一步提高焊接效率的局限性，成为气体保护电弧焊实现高效化的重要途径。

目前，大多数的多电弧气体保护焊技术在工业生产中没有得到广泛而充分应用的原因主要有以下几方面：淤大多数的多电弧气体保护焊技术由多台电源联合供电，需要精确的协调控制技术；于电弧等离子体具有电、磁、热、力等多种特性，使得各电弧之间相互作用比较复杂，导致电弧和熔滴过渡的稳定性控制难度加大；盂焊接参数多，再加上各电弧之间的相互作用，使得焊接参数的优化比较困难；榆焊枪体积大或数量多，导致其焊接可达性有所降低，且不宜采用手工焊，需要与自动化专机或焊接机器人配套使用等。

为了推进多电弧气体保护焊技术的工业化应用，还需要不断地完善多电弧气体保护焊接系统。提高焊接系统的协调控制能力和集成度、多电弧和熔滴过渡的稳定性与可控性以及降低焊接参数的调节难度等是其今后的重要研究和发展方向。多电弧气体保护焊是基于传统单电弧气体保护焊改造而来的，相比激光焊及其与电弧复合焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等新型高效化焊接技术，多电弧气体保护焊的焊接成本低、配套设施齐全、操作灵活度高、适应性强，在实际的高效化焊接生产中具有显著的工业应用价值和广阔的发展前景。

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