让焊接的火花更加耀眼夺目
[ 作者:孙清洁 来源:哈工大(威海)新闻网 浏览:4282 录入时间:2010年9月20日 ]

让焊接的火花更加耀眼夺目

 

——高效化焊接的发展与现状

 

人类的发展离不开科技,近二百年的工业进步更加快了人类发展的脚步。而现代制造技术更是代表了工业发展水平,焊接正是制造业的基础之一。焊接的身影无处不在,小到我们的家用电器、随身携带的手机,大到我们乘坐的交通工具、万吨级的轮船。随着国家大型工程项目及重点工程建设计划的制定与实施,如探月工程、三峡大坝、大飞机项目等,越来越多的装备采用新材料、大厚度结构进行制造与生产。焊接科学与技术也在跟随着时代的要求不断革新——高效化焊接因其拥有高效率、高质量、低成本、低消耗等特点,成为现代焊接技术发展的主要方向。焊接是指通过物理化学过程,使分离的材料产生原子或分子间的作用力而连接在一起。焊接自古有之,中国商朝制造的铁刃铜钺就是铁与铜的铸焊件。到了2002年,我国国内使用钢材已超过2亿吨,其中一半以上是采用焊接的方式进行加工的。我国的大型工程西气东输、南水北调、汽车制造、高铁建设等飞速发展,要求生产效率也要与之相适应,高效化焊接也越来越受到人们的关注。

 

焊接方法众多,针对各种焊接环境及焊接条件的不同又可细分为不同方向,应用最为广泛仍然是利用阳极、阴极之间放电产热的电弧焊。如何在保证焊接质量的前提下提高焊接效率一直是焊接人追求的目标。哈工大自上世纪70年代展开这方面的研究,常用的电弧焊方法主要有非熔化极惰性气体保护焊(TIG)、熔化极气体保护焊(MIGMAG)、等离子弧焊、埋弧焊、焊条电弧焊等,如何提高焊接效率,改善焊接环境是大家一直在思考的问题。在读书期间,我有幸成为这支研究队伍中的一员,广泛接触了各种电弧焊方法及设备,并在此基础上提出了超声电弧复合焊接技术。

 

作为最常用的焊接方法之一—TIG焊接以其焊接热源易于控制,操作简单,焊接品质好等原因,被广泛采用。但是焊接效率低、热量不集中也是其致命的缺点,在此基础上我们提出了利用活性物质改善焊接电弧特性的方法(A-TIG),焊前在焊接工件表面处涂抹一层特殊物质,随着焊接的进行将活性物质自动加载到电弧空间内,单道焊熔深能提高2~3倍。随后我们又在此基础上提出了利用超声作为载体的TIG焊接方法,利用超声特有的声学属性与电弧相结合,在改善了焊接质量的同时也提高了焊接效率。

 

MIG焊接有着焊接效率高、适应性强等优点。如何进一步提高其焊接效率呢?为了实现这一目标,国内率先采用了双丝MIG焊接方法,突破了传统焊接的瓶颈,大幅度提高了焊接生产效率,超越了“1+1等于2传统思想。借鉴超声的特性,近年来一些学者也正开超声与熔化极焊接之间的复合研究。虽然上述焊接方法被众多场合采用,但是仍然满足不了时代对焊接的要求。

 

随着焊接结构大型化、高参数化、厚板以及超厚板焊接金属结构的应用也越来越广泛。自196312月《铁时代》杂志上首次刊发由美国Battele研究所开发的窄间隙焊接技术以来(术语窄间隙焊接19665月第一次出现在《British Welding Journal》杂志上发表的由美国Battele研究所的R.P.MeisterD.C.Matin合写的文章中),窄间隙焊接技术作为一种更先进的焊接技术,立即受到了全世界各国焊接专家的高度关注,并相继展开了大量的研究。窄间隙焊接(Narrowgapwelding-NGW)在厚板焊接中通过采用小角度坡口,降低了焊缝金属的填充量,具有焊接效率高、成本低、质量好等优点。目前在市场上主要应用的是窄间隙埋弧焊,但其热输入量大,对一些特殊材料如强度级别高的材料不合适。哈尔滨工业大学在这一研究方向上投入了大量科研精力,针对窄间隙焊接容易出现的侧壁熔合不良等问题,提出窄间隙旋转电弧熔化极气体保护焊,有效地解决了常规窄间隙焊接侧壁熔合不良的情况,成功将其应用到窄间隙横焊中,解决了一直困扰窄间隙焊接的难题。

 

哈尔滨工业大学 (威海)利用自身优势条件,树立了服务山东蓝色经济的理念,与多家单位联合开展大型钛合金球体焊接技术研究。在国内率先展开钛合金厚板窄间隙焊接技术的研究,整体焊接工件将达到数吨重,焊接难度之大可想而知。钛合金的焊接本身困难重重,采用了较新的焊接方式——窄间隙焊接,以较高起点切入到先进的、高效化焊接研究领域中。课题组以此为发展契机,巩固其在山东省乃至全国焊接科研领域的领先地位,联合多家科研机构共同将窄间隙焊接技术做大做强。

 

为了进一步提高我国的高效化焊接水平,我们在科研的道路上任重而道远,需要吸收国外先进水平为我所用,不断提高生产力,进一步实现机械化并继续寻找更加高效的焊接工艺。

 

 

    作者:孙清洁,1999年至2010年在哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室工作,20107月被聘为哈工大(威海)船舶工程学院教师,主要从事高效化焊接工艺及设备,窄间隙焊接的研究工作。作为主要实施者曾参与国家“十一五”、“十二五”、国家863重大项目和多项自然基金项目及横向课题的研究。目前已申请专利6项,发表学术论文12篇。
文章发布员:张玉芹编辑
相关新闻