第一章　緒論

第一節　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域獲得了極大的關注和發展。但迄今為止，電弧焊仍然是應用最廣泛的焊接方法^［1-5］。隨著焊接技術的發展，如何提高電弧焊生產率、焊接質量以及拓展其應用領域成為重點關注的問題。

在傳統電弧焊中，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，因此傳統電弧焊的應用在一定程度上受到了影響。

在航空、航天領域及兵器制造業，為改善鋼材的導電、導熱性能和表面硬度，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冶金結合，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，該現象會導致堆焊接頭綜合性能的惡化。

國內外一些研究人員早期利用堆焊技術進行熔覆銅的研究^［8］，但傳統電弧堆焊是以工件作為一個電極，工件極易熔化，因此常規電弧堆焊稀釋率往往大于10％，即便是帶極堆焊也有相當大的稀釋率^［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生并穩定燃燒，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勢。該方法能夠很好地解決上述問題，現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點，筆者構建了鎢極-熔化極間接電弧焊系統，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的研究揭示了間接電弧結構、電弧穩定機制和熔滴過渡機制。利用該方法實現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意義，在拓展電弧焊的應用領域方面具有重要的實際意義。