第一章　緒論

第一節(jié)　鎢極-熔化極間接電弧焊方法的提出

激光焊、電子束焊及攪拌摩擦焊等新焊接方法近年來在焊接領(lǐng)域獲得了極大的關(guān)注和發(fā)展。但迄今為止，電弧焊仍然是應(yīng)用最廣泛的焊接方法^［1-5］。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，如何提高電弧焊生產(chǎn)率、焊接質(zhì)量以及拓展其應(yīng)用領(lǐng)域成為重點關(guān)注的問題。

在傳統(tǒng)電弧焊中，電弧的兩極為焊槍與工件，由于工件直接接受電弧熱，使得工件的熱輸入難以控制，稀釋率過大。在某些要求焊縫熔敷率高而母材稀釋率低的情況下，由于超出焊接要求，因此傳統(tǒng)電弧焊的應(yīng)用在一定程度上受到了影響。

在航空、航天領(lǐng)域及兵器制造業(yè)，為改善鋼材的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和表面硬度，通常需要在鋼基體表面熔覆銅合金^［6］。不僅要求熔覆層與基體實現(xiàn)冶金結(jié)合，而且還要求低的稀釋率^［7］。這是因為在熔覆過程中，較高的稀釋率意味著接頭中母材熔化金屬在焊縫中所占比例增大，造成鐵-銅液態(tài)下大量互混，凝固時鐵銅分離，最終鐵以局部偏析的形式出現(xiàn)，該現(xiàn)象會導(dǎo)致堆焊接頭綜合性能的惡化。

國內(nèi)外一些研究人員早期利用堆焊技術(shù)進行熔覆銅的研究^［8］，但傳統(tǒng)電弧堆焊是以工件作為一個電極，工件極易熔化，因此常規(guī)電弧堆焊稀釋率往往大于10％，即便是帶極堆焊也有相當(dāng)大的稀釋率^［9］。為了解決這個問題，最直接的方法就是在保證高焊縫熔敷率情況下，降低工件母材的熔化量，才能保證堆焊接頭獲得較低的稀釋率。

筆者提出了鎢極-熔化極間接電弧焊方法，取得了良好的焊接效果。這種方法使用單電源，電源不接工件，電源的兩極分別接熔化極焊槍和鎢極焊槍，兩焊槍之間成一定角度，鎢極端頭與焊絲之間距離很近。電弧只在兩焊槍的電極之間產(chǎn)生并穩(wěn)定燃燒，形成熔滴過渡到工件，實施焊接。該方法具有保證高焊縫熔敷率、最大限度降低工件母材熱輸入的優(yōu)勢。該方法能夠很好地解決上述問題，現(xiàn)已能夠進行銅焊絲在鋼表面的熔覆堆焊和薄鍍鋅鋼板的搭接焊。

以保證焊縫高熔敷率、降低焊縫稀釋率為出發(fā)點，筆者構(gòu)建了鎢極-熔化極間接電弧焊系統(tǒng)，對該方法的電弧行為進行了研究。通過對熔滴過渡行為、電弧電特性及電弧形態(tài)的研究揭示了間接電弧結(jié)構(gòu)、電弧穩(wěn)定機制和熔滴過渡機制。利用該方法實現(xiàn)了在保證高熔敷率情況下，減小工件母材熱輸入、減小接頭稀釋率的目的。同時對鎢極-熔化極間接電弧焊的應(yīng)用進行了探索，對其組織、性能及接頭形成機制進行了研究。對該方法的研究在豐富間接電弧焊接理論方面具有理論指導(dǎo)意義，在拓展電弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域方面具有重要的實際意義。