其主要思想是采用实心焊丝进行单丝高速焊接，焊接过程中采用强制短弧及高效的喷射电弧。熔化极气体保护双弧焊接方法的应用最早出现在1955年，但由于当时弧焊电源技术的落后，限制了其发展。......
2023-06-26
高效气体保护电弧焊技术优化方案
【摘要】：大焊丝伸出长度意味着提高电阻热，采用高电弧电压、大电流的结果是提高其熔敷效率和保持焊缝宽度不会因提速而变窄，并在大电流的MAG焊禁区开创了新的应用领域。
一般传统MAG焊的送丝速度不超过8m/min，呈现传统的钟罩状喷射电弧，熔敷速度通常小于5kg/h，在探索高效焊接的过程中其效率不能尽如人意。高效MAG焊其送丝速度一般超过15m/min，熔敷速度在8kg/h以上，可高达20kg/h。除传统的钟罩状喷射电弧外，高效喷射电弧的形式还有高效率短电弧、等离子型喷射电弧和旋转喷射电弧。可以采用下述气体保护焊工艺来实现高效焊：T.I.M.E弧焊工艺；RAPID MELT弧焊工艺；LINFAFT弧焊工艺。
1.T.I.M.E弧焊工艺
T.I.M.E是Transferred、Ionized、Molten、Energy（过渡、离子化、熔化、能量）的英文字母缩写，是由Canada Weld Process公司的John Church于1980年研究成功的一种高性能MAG焊接工艺。这种高性能的焊接方法首先在加拿大和日本开始应用。1990年6月在维也纳焊接商贸会上，T.I.M.E.焊工艺被首次介绍到欧洲。它采用大伸出长度和特殊的四元保护气体（T.I.M.E.气体中Ar、He、CO2、O2的体积分数分别为65%、26.5%、8%、0.5%），通过增大送丝速度（送丝速度高达30m/min）来增加焊丝熔敷效率，在焊接质量有明显改善的同时将焊丝熔敷率提高了2～3倍，达到430g/min。
T.I.M.E焊的工艺特点可简单地概括为：大焊丝伸出长度、高电弧电压、大电流、高的送丝速度，从而达到高效的结果。大焊丝伸出长度意味着提高电阻热，采用高电弧电压、大电流的结果是提高其熔敷效率和保持焊缝宽度不会因提速而变窄，并在大电流的MAG焊禁区开创了新的应用领域。试验数据表明，同样条件下焊接以传统MAG的方式需17s，而用T.I.M.E.工艺焊接只需11s。
作为一种高性能的高效MAG焊工艺，T.I.M.E.焊在传统MAG焊工艺特点的基础上有了新的突破。它在传统MAG焊工艺的大电流区内开拓了新的实用领域。它通过特殊的四元混合保护气体在连续大电流区域获得稳定的熔滴过渡，从而突破了焊接使用电流的“瓶颈”限制。它覆盖了短路过渡、喷射过渡、旋转射流等熔滴过渡形式，利用它可以进行全位置焊接。
实现T.I.M.E.焊工艺需配以专用高性能恒压弧焊电源，所采用的焊丝表面应具有极小的表面粗糙度，以增加电导率和减小送丝波动；送丝机功率较大，应具备送丝速度偏差的反馈矫正功能。
T.I.M.E.焊工艺采用富含氦气的特殊四元混合气体，北美和欧洲是世界上天然氦气的主要产地，氦气成本相对较低，而我国天然氦气资源严重缺乏，因此成本很高。此外，对四元混合气体的配比精度要求很高，需要专用设备进行混合均匀，成本也相应提高。
2.RAPID MELT弧焊工艺
由瑞典AGA公司开发的RAPID MELT（快速熔融）弧焊工艺可以提高熔敷效率，从而实现高效焊。这种方法所用的实心焊丝直径为1.0mm及1.2mm，平焊时，熔敷效率稍高于20kg/h，且焊缝尺寸较大，可焊接板的厚度达到20mm。这种弧焊方法的电弧形态与T.I.M.E.方法的电弧形态一样，也是喷射电弧，二者主要区别在于使用的保护气体不同。对于RAPID MELT电弧类型来说，保护气体为Ar92%+CO28%（体积分数）。气体流量高于普通的气体流量，通常为20～130L/min。焊接过程中，焊丝伸出长度较长，送丝系统中焊丝矫正机构可以提高焊枪定位的准确性。焊接电流不小于600A，弧焊电源外特性为陡降特性。
3.LINFAFT弧焊工艺
LINFAFT弧焊工艺由德国LINDE公司推出，它与T.I.M.E.弧焊方法相似，都是通过优化保护气体成分来改变电弧的物理特性，实现稳定的旋转射流过程，从而达到提高焊接熔敷效率、改善焊接质量的目的。
LINFAFT的基本思想建立在通过慎重添加活性气体CO2和O2，使电弧类型得到控制，用户要求能得到满足的基础上，根据不同的送丝速度及所需的电弧类型，选择不同的保护气体。通过结合不同的焊接参数及选择合适的保护气体，可以提高焊接效率，获得良好的焊缝成形。例如，在较低的送丝速度范围（15～20m/min）区间内，可采用Ar+CO28%～18%（体积分数，下同）气体，如果为了提高焊缝的熔深，则可加入20%～30%的氦气。当送丝速度超过20m/min时，可采用CORGON®He30（CO210%+He 30%+Ar 60%）和CORGON®He25（O23.1%+He 25%+Ar71.9%），其中CORGON®He30（CO210%+He 30%+Ar 60%）含较高的CO2，在送丝速度高达27m/min的情况下也能可靠地控制喷射过渡电弧。
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