窄間隙氣體保護焊相關關鍵技術

王建才

摘要：作為保護焊關鍵技術重要的組成部分，使用窄間隙氣體保護焊進行焊接工作，不僅可以有效控制焊接成本，還能提升焊接效率和質量。但是，由于窄間隙氣體保護焊缺少完善的配套設施，并且未能有效突破現有的技術壁壘，需要對窄間隙氣體保護焊相關關鍵技術進行分析，有助于該技術獲得巨大的發展和應用空間。

關鍵詞：窄間隙氣體保護焊;側壁熔合;氣體保護;焊縫軌跡跟蹤;飛濺率

引言

在工業和其它領域發展過程中，弧焊技術已經成為廣泛應用的焊接技術，其中自動化焊接技術、高效率低成本焊接技術，是兩種技術重要的發展方向。以高效率低成本焊接技術為例，最具代表性的為窄間隙焊接技術，該技術是由多種技術組成，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焊。但是，由于核心設備、操作方式以及技術壁壘等因素的限制，窄間隙焊接技術仍無法提高應用效率。

1.窄間隙氣體保護焊兩側壁熔合控制技術

在窄間隙氣體保護焊中，兩側壁可靠融合控制技術，需要解決焊接坡口過窄等問題，才能有效提升應用效率。操作人員進行焊接過程中，由于焊接坡口空間狹小，無法將電弧軸線放入在坡口內，導致坡口側壁平行與電弧軸線，此時需要使用密度高的電弧中心，才能在較高的能量狀態下完成焊接操作。所以，在使用窄間隙氣體保護焊兩側壁熔合控制技術時，需要焊接人員借助波浪焊絲法，只需在一側的空間內，并且在較小的坡口面積中完成焊接。但是，使用該方法時應注意，應避免由于焊接速度太慢影響到熔敷速度。若使用固定偏側法，此時在較小的坡口填充面積內，受到較快的熔敷速度影響，可在兩側壁內有效完成焊接操作。

2.窄間隙氣體保護焊的焊槍技術

在窄間隙氣體保護焊技術中，采用窄間隙焊槍NG-GMAW技術，操作人員應充分利用該技術的以下功能，最大程度發揮窄間隙氣體保護焊的焊槍技術優勢，包括：一，只需較小電壓，即可產生較大的電流，完成對導電嘴內導絲的加熱;二，將導絲保持在平滑順暢的狀態，可有效降低送絲的電阻值;三，為保證保護氣體維持在良好的層流狀態，可通過感溫區有效控制氣體流向分布;四，使用壽命長高絕緣性能的焊槍，可防止在焊接時出現放電分流情況;五，在窄間隙坡口內進行焊接時，應充分焊接結構的優勢，有效發揮高溫絕緣作用;六，在高強度熱輻射狀態下，可有效控制焊接溫度。

3.窄間隙氣體保護焊的焊縫軌跡跟蹤

采用窄間隙焊槍NG-GMAW技術，需要通過自動化焊接過程，才能保證焊槍與每個焊接位置保持相等的距離，同時還能控制在平行的狀態下。而該技術在實際焊接操作中，需要將產生的誤差控制在±0.5mm范圍內，才能避免出現較大的焊接缺陷。但是，由于該技術焊接坡口角度在1°-3°之間，并且在狹窄的焊接坡口內，無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行焊接，通常由于弧壓產生的變化，導致焊接出現誤差，同時無法通過二維激光跟蹤對坡口位置進行測量，從而影響到坡口外焊接結構的反光強度，也無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，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中，需要將焊絲與坡口側壁的距離控制在有效的范圍內，有助于提升該技術的焊接跟蹤效果。

4.窄間隙氣體保護焊的高溫區保護

傳統的電弧焊接，需要保證在軸向均勻的狀態下完成保護氣送氣操作。而在窄間隙氣體保護焊操作過程中，在較小的橫向焊縫尺寸內，無法有效的完成氣體送氣操作，同時在空間內受到不均勻送氣的影響，導致氣體未能發揮應有的保護作用。受到焊接高溫區影響，通過焊絲端部、電弧區以及熔池區等位置，對保護氣體進行安全穩定的送氣，其過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發展過程中，通過氣體保護技術，在原有的技術基礎上，增加二次保護技術，才能通過某一傾斜狀態，在有效的控制電弧中心內完成送氣操作，從而避免由于送氣過程中出現的層流、消耗氣量過大等問題。

5.窄間隙氣體保護焊的弧焊電源

在傳統的平特性弧焊電源進行焊接時，需要有效提升電源供電的穩定性和安全性，才能符合窄間隙氣體保護焊的弧焊電源使用標準。窄間隙氣體保護焊需要較高的熔滴過渡空間，同時在較高的穩定狀態下，才能避免過窄的噴嘴端部出現氣體四散等情況。此外，進入到感溫區的保護氣體，在層流狀態下發生變化后，無法展現出良好的氣體保護效果。目前，需要借助高質量的協同控制電氣保護功能，才能保證電源電壓精度控制在±0.3‰以內，以此在穩定的狀態下完成射流操作，從而避免在飛射過程中，飛射內蘊含大粒徑的顆粒。

結語

綜上所述，在對窄間隙氣體保護焊相關關鍵技術研究時，需要配置完善的基礎設施，并且對兩側壁熔合控制技術等進行有效的完善和優化，從而提升技術的可操作性，避免由于高飛濺率、超高溫度等情況影響到該技術的正常使用。

參考文獻：

[1] 張富巨，郭嘉琳，張國棟.窄間隙氣體保護焊相關關鍵技術[J].電焊機（7）.

[2] 姚舜，錢偉方，秦笑梅.窄間隙熔化極氣體保護焊技術研究[J].焊接技術，2002（s1）.

（作者單位：中油管道機械制造有限責任公司焊接技術研究所）