窄间隙埋弧自动焊关键技术的研究

窄间隙气体保护焊相关关键技术摘要：包含焊缝轨迹自适应跟踪技术、两侧壁熔合控制技术、焊接高温区高效气体保护技术、实现六大功能要求的焊枪设计与制造技术等技术在内的窄间隙气体保护焊技术虽然在当今市场上的应用不多，但是，这种技术却在各方面都比其余同类技术有着更高优势。

只要能够突破关键的核心技术问题，窄间隙气体保护焊技术必然会得到新的进展。

关键词：气体保护；窄间隙气体保护焊；核心技术当今社会，科学技术飞速发展，数字化与人工智能已经悄然来临，我们正在逐渐步入大数据时代。

弧焊技术也随着在不断进步。

首先，弧焊技术定然会与数字时代接轨，实现无人化和智能化也就是自然而然的了。

另外，提高焊接效率也是必然的选择。

只有安全可靠且有高效的焊接技术，才能经受住人们的选择，不被时间淘汰。

上世纪60年代，窄间隙焊接技术出现，随着时间的推移，现在已经出现了窄间隙气体保护焊（NG-GMAW），窄间隙热丝脉冲氩弧焊（NG-TIG）和窄间隙埋弧焊（NG-SAW）三种较为成熟的技术，三种技术虽然在生活生产中有了一定的应用，但是却没有得到大范围推广。

因为窄间隙气体虽然性价比更高，综合优势比较强，但是它的关键技术却迟迟没有突破，因而市场占有率不高。

一、宅间隙气体保护焊两侧壁融合控制技术世界上的所有的宅间隙焊接技术都是不完美的，都有着相应的缺点，同事又有着一个相同的缺点，就是两侧壁的可靠融合。

我们现在主要研究的就是这方面的问题。

当焊接坡口变窄时，产生的问题也就更加明显[1]，此时，电弧轴线差不多已经与坡口四周壁面平行了，这时侧壁已经无法受到中心的电弧的作用了。

目前为止我们暂时研究出来并且能够投入市场的技术大致只有四种，同时这四种技术都是靠着电弧中心或周边向焊接坡口两侧壁靠拢的原理实现的，并且，这也是解决两侧壁可靠融合的基本方法。

现在，我们最经常使用的有拨浪焊丝法和固定偏侧法，二者互有利弊，所以可以根据实际操作的具体要求，选择不同的焊接方法。

二、窄间隙气体保护焊的焊枪技术有很多技术对于窄间隙气体保护焊技术来说都是十分重要的，比如窄间隙焊枪技术。

窄间隙单丝埋弧焊接系统技术方案窄间隙单丝埋弧焊接系统是我公司选用ESAB公司的窄间隙埋弧焊部件和国产焊接操作机开发的非常成熟的成套设备,并提供了多套类似设备给国内的多个厂家;该系统为标准的模块化设计,可以根据需要增加相应的功能模块,提高其使用性能,最大限度地满足生产的需要。

一、简介该系统选用ESAB公司LAF1250埋弧焊电源,HNG窄间隙埋弧焊机头,PEH自动焊接过程控制器,OPC焊剂回收系统,GMD电动跟踪系统,新加坡罗马提供焊接操作机,滚轮架,我司配备PLC联动控制系统。

本系统选择如下的功能模块:ESAB LAF1250 埋弧焊电源ESAB PEH自动焊接过程控制器ESAB HNG窄间隙埋弧焊机头ESAB GMD电动跟踪系统ESAB OPC焊剂回收系统罗马 RM8060焊接操作机罗马 HGF800防窜滚轮架PLC控制系统二、系统性能,(一LAF 1250直流焊接电源LAF系列焊接电源是远程控制的风冷式三相焊接电源,用于进行高效机械化埋弧焊( S AW 或气体保护焊接( MIG/MAG 。

LAF系列焊接电源在整个电流和电压范围内均有优良的焊接性能,尤其是优异的引弧及重燃特性。

该系列焊接电源在高压下和低压下都具有良好的电弧稳定性;而且,该电源具有过载自动保护功能;当自动跳闸时,电源面板上有一黄灯指示,当温度降到可以接受的范围内时,电路将自动接通。

LAF 系列通过PEH焊接过程控制器进行控制,其主要技术参数如下:LAF 1250100%暂载率 1250A/44VSAW的设置范围 40A/22V~1250A/44VMIG\MAG的设置范围 60A/17V~1250A/44V开路电压 51V开路功率 220W效率 0.87功率因子 0.92保护等级 IP23尺寸 774×598×1430mm3重量 490Kg(二PEH焊接过程控制器PEH过程控制器是适用于ESAB公司LAF自动控制新系统。

管道窄焊缝摆动电弧跟踪系统关键技术研究的开题报告一、选题背景管道窄焊缝摆动焊是现代工业中较常见的一种焊接方式，采用自动焊接设备进行焊接可提高焊接效率和质量，满足现代生产需要。

目前，许多管道在建设中使用自动化焊接设备进行摆动焊接，然而，在自动化焊接中，焊缝缺陷的产生难以避免。

针对管道焊缝的缺陷问题，研究如何对焊接过程进行监控和控制，消除或减少焊缝缺陷，提升焊接质量和效率就显得尤为重要。

二、研究现状目前，针对自动化焊接的管道窄焊缝焊接监控技术研究已经取得了一些进展。

例如，局部亮度变化检测、阴极放电检测等方法可以用于检测焊缝位置和焊接情况。

但是，这些方法都缺乏实时性和准确性，不能满足工业化生产中精确焊接的要求。

因此，本研究拟探索采用电弧跟踪的方法进行管道窄焊缝自动化监控，实现对焊接过程中的实时控制和质量评估。

该方法利用电弧的光谱和形态特征获取焊接过程中的信息，通过信号处理和数据分析等技术实现焊接相对位置的精确控制和焊缝缺陷的在线监测，达到提高焊接质量和效率的目的。

三、研究内容和方案本研究的主要研究内容包括：电弧光谱特征的分析和建模、电弧信号处理和特征提取、数据融合与焊缝监测策略设计、系统实现与性能评估等方面。

具体研究方案如下：1. 研究典型焊接工艺及焊缝缺陷产生机理，确定优化焊接过程的关键参数，制定焊接方案。

2. 利用高速光电传感技术采集焊接过程中的电弧信号，建立电弧光谱特征与焊接质量的关联模型。

3. 针对焊接过程中电弧信号的不稳定性，采用多尺度分析和自适应滤波等方法，对电弧信号进行处理和特征提取，获得可靠的焊接参数。

4. 结合多种检测手段，采用数据融合技术，对焊接过程中产生的缺陷进行实时监测和自适应控制，并调整焊接参数以实现焊缝的优良质量。

5. 设计并实现包括光电传感采集、信号处理、监测控制等模块的管道窄焊缝电弧跟踪系统，并进行实验验证和性能评估。

四、研究意义本研究的成果将有助于建立高效、稳定、高质量的管道窄焊缝摆动焊接控制技术，提高自动化焊接产线的效率和质量，推进控制技术的普及和应用，同时也将对我国相关产业的发展起到积极的促进作用。

窄间隙埋弧焊随着压力容器壳体厚度的增加，坡口的体积也随之增加，单位长度上的焊缝金属填充量急剧增加，不仅焊接效率降低，而且焊材消耗量明显增加，如此发展了窄间隙埋弧焊。

即厚板对接接头，焊前开Ⅰ形坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用气体保护焊或埋弧焊的多层多道焊完成整条焊缝的高效率焊接法，叫窄间隙焊。

如厚度在 50mm 以上，焊件若采用普通的 V 形或 U 形坡口埋弧焊，则焊接层数、道数多，焊缝金属填充量及所需焊接时间均随厚度呈几何级数增长，焊接变形也会非常大且难以控制。

窄间隙埋弧焊就是为了克服上述弊端而发展起来的。

窄间隙埋弧焊接可以应用于平焊位置焊接。

窄间隙焊接按照热输入的大小可分为下列两种类型：1、低热输入窄间隙焊接采用焊丝直径为0.9~1.2mm，每根焊丝的热输入都都在6kJ/cm以下，坡口间隙为6—9mm之间。

为提高焊接生产率，通常用双丝或三丝，焊丝之间相距50～300mm，每根焊丝有单独的焊丝送进系统、控制系统和焊接源。

200mm厚的钢板采用双丝施焊55层，即可焊成。

其优点为：（1）由于大大缩小了焊缝体积，因此节省了焊丝消耗量，减少了应力和变形。

（2）由于热输入低，可防止焊缝金属裂纹及焊后消除磁力热处理过程中产生的裂纹。

（3）因为是多道焊，后道焊缝对前道焊缝有充分的回火作用，所以焊缝晶粒细小、韧度好。

（4）母材金属能均匀稀释到焊缝中去。

细丝窄间隙焊接，板厚大于50mm，其生产率等经济指标可超过埋弧焊。

板厚在50mm以下时，主要是为了获得优良的焊缝性能和实现全位置机械化焊接。

2、高热输入窄间隙焊接采用焊丝直径2.5~4.8mm，焊件装配间隙为10~15mm，由于焊接电流较大，会形成“梨形”熔深，在焊缝中间易产生裂纹。

为预防裂纹，可以采用直流正接和脉冲电流焊接法。

由于窄间隙焊需要采用特殊的焊枪和焊丝矫直机构，使焊丝能深入到窄而深的间隙内，并使焊接过程不夹渣，焊缝金属与侧壁熔合量良好。

如此窄间隙埋弧焊首先应解决的技术关键在于：1）必须研制出在窄间隙内脱渣性好的焊剂；2）采用焊头能自动跟踪焊缝的焊接设备，保证每层焊道与侧壁的良好熔合；窄间隙埋弧焊可采用三种工艺方案：1）每层单道，这种焊接工艺能在最小宽度在14mm的间隙内完成焊接过程，焊接时间最短，但对坡口间隙误差要求较高，焊丝必须始终对准间隙中心保证两侧壁均匀的熔合。

窄间隙埋弧焊在全焊接式球阀中的应用【摘要】对全焊接式球阀制造中采用的窄间隙埋弧焊工艺进行总结，解决了窄间隙埋弧焊工艺的技术难点。

【关键词】窄间隙埋弧自动焊全焊接式球阀焊接变形0 概述在“西气东输”这一国家重大工程中，需要使用大量的大口径球阀。

其中在全焊接式球阀的制造中，由于阀体与端盖的连接焊后无法进行热处理及机加工，所以阀体与端盖焊接后要有较小的焊接变形和焊缝具有较好的力学性能。

而窄间隙埋弧自动焊工艺与其它焊接工艺相比，窄间埋弧自动焊工艺具有无可比拟的优越性。

如坡口窄、焊缝金属填充量少，可以节省大量的焊材和焊接工时，焊接效率高；由于窄间隙焊时热输入量较低，使之母材稀释率低、热影响区变窄及焊道间自回火作用加强，这样有利于细化焊缝金属晶粒，提高焊接接头力学性能（特别是塑性和韧性）和减小焊接变形。

所以业内在全焊接式球阀的阀体与端盖焊接中普遍采用窄间隙埋弧焊工艺。

本文对窄间隙埋弧自动焊焊接工艺在全焊接式球阀中的应用情况作一介绍。

1 窄间隙埋弧焊工艺技术准备1.1 焊接方法选择22″全焊接式球阀与端盖焊缝厚有37.5mm，直径有φ946mm。

焊接工作量大，而埋弧自动焊效率高、节约焊材、焊接变形小、连续施焊、焊接接头少、无夹渣、无明弧、焊接成形美观。

由于焊缝焊后无再法进行热处理及机加工，所以阀体与端盖焊接后要有较小的焊接变形和焊缝具有较好的力学性能。

细丝窄间隙埋弧自动焊焊缝具有较小的焊接变形和较好的力学性能，符合焊接方法的选择的要求。

1.2 焊接坡口设计窄间隙埋弧自动焊焊接坡口的设计，其关键尺寸是坡口宽度，设计时必须考虑焊接效率、侧壁的熔透以及脱渣的难易程度等因素。

设计窄间隙埋弧自动焊焊接坡口必须首先确定焊接工艺方案（焊道分布），我们通过查阅相关资料和焊接工艺试验，确定了采用每层双道焊（见图1）。

虽然每层单道焊比每层双道焊焊接效率高、焊材用量少，但其焊接工艺适应性比每层双道焊差，易在侧壁形成未熔合、咬边、夹渣等焊接缺陷，且脱渣性差。

焊接进展讲座 A——结课作业姓名：袁亮文学号：09850324班级：焊接技术与工程3班学院：材料科学与工程学院窄间隙焊接技术摘要：随着材料的不断发展，越来越多的材料需要被焊接，为提高效率，出现了许多新型的焊接技术。

关键词：窄间隙、焊接、气体保护窄间隙钨极氩弧焊此种焊接工艺基本不产生飞溅和熔渣，由于电弧的稳定性，也很少产生明显的焊接缺陷，并且也已确立向全位置焊接的应用。

但是这一方法的缺点在于工作效率低，为了提高工作效率，对填充焊丝通电加热的同时，还应该采用热电阻线焊接法，这种方法的有利方面是可以个别选择焊接电流和填充焊丝的送给量。

但是，如果给予填充焊丝过多的通电量，会引起钨极惰性气体保护焊的磁冲击，形成的电弧不稳定。

因此，采取将电弧电流和电线电流分别脉冲化或错开其相位，或将单方面的电流交流化等措施。

超高强钢的使用促进了TIG焊在窄间隙焊接中的应用，一般认为TIG焊是焊接质量最可靠的工艺之一。

由于氩气的保护作用，TIG焊可用于焊接易氧化的非铁金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活性金属（如钼、铌、锆）等，其接头具有良好的韧性，焊缝金属中的氢含量很低。

由于钨极的载流能力低，因而熔敷速度不高，应用领域比较狭窄，一般被用于打底焊以及重要的结构中。

窄间隙焊条电弧焊由于窄间隙焊接主要面向机械化及自动化生产，焊条电弧焊在窄间隙焊接中的应用不多，而且焊接质量不好控制。

但实际生产中，窄间隙焊条电弧焊具有其他焊接方法所不能替代的优势（如使用方便、灵活、设备简单等），因此在某些领域中，如在大坝建筑中用于钢筋的窄间隙焊接，解决了由于钢筋连接技术造成的钢筋偏心受力问题，成本仅为绑条焊的1/11；对ф18～40mm的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级钢适用。

窄间隙电渣焊窄间隙电渣焊除了可以焊接各种钢材和铸铁外，还可以焊接铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金以及铜。

它被广泛用于锅炉制造、重型机械和石油化工等行业，近年来在桥梁建造中，窄间隙电渣焊被用于焊接25～75mm的平板结构。

窄间隙埋弧焊焊丝摆动及其控制模式研究的开题报告一、选题背景窄间隙埋弧焊技术是一项高端焊接技术，广泛应用于船舶、核电、石化等领域。

在窄间隙埋弧焊过程中，焊丝的摆动是影响焊接质量和效率的重要因素。

目前，焊丝的摆动控制主要采用人工决策和经验控制方式，效果不稳定。

因此，研究窄间隙埋弧焊焊丝摆动及其控制模式，对提高焊接质量和效率具有重要意义。

二、研究目标与内容目标：研究窄间隙埋弧焊焊丝摆动及其控制模式，实现焊接质量和效率的提高。

内容：1. 窄间隙埋弧焊工艺基础研究。

2. 窄间隙埋弧焊焊丝摆动方式的研究。

3. 建立焊丝摆动控制模式。

4. 实验验证与分析。

三、研究方法1. 文献综述法：查阅相关文献，了解窄间隙埋弧焊焊丝摆动技术现状和发展趋势。

2. 数值模拟法：采用有限元分析软件对窄间隙埋弧焊焊接过程进行数值模拟，分析焊缝形态和焊接应力分布。

3. 经验分析法：在实验室设置窄间隙埋弧焊焊丝摆动实验台，通过实验不断调整焊丝摆动控制模式，分析模式优化效果。

4. 实验验证法：在实际工程中应用所研究的窄间隙埋弧焊焊丝摆动控制模式，实现窄间隙埋弧焊工艺的稳定性和提高焊接质量和效率。

四、研究意义1. 通过研究窄间隙埋弧焊焊丝摆动及其控制模式，提高窄间隙埋弧焊工艺的稳定性和一致性，提高焊接质量和效率，减少生产成本。

2. 对窄间隙埋弧焊焊丝摆动技术的研究和发展具有指导意义。

3. 窄间隙埋弧焊焊丝摆动技术的研究，有助于提高我国高端焊接技术水平。

五、预期成果1. 建立适用于窄间隙埋弧焊焊丝摆动控制的优化模式。

2. 实现针对窄间隙埋弧焊技术的一致性和稳定性的控制手段及技术规范。

3. 提高窄间隙埋弧焊工艺的实际应用水平，并能在实际生产中应用。

六、研究计划1. 第一年：开展窄间隙埋弧焊焊丝摆动工艺基础研究，建立数值模拟模型，完成文献综述。

2. 第二年：研究窄间隙埋弧焊焊丝摆动方式，建立经验分析模型，优化焊丝摆动控制模式。

3. 第三年：进行实验验证与分析，制定技术规范，并撰写研究成果报告。

时代单丝窄间隙埋弧自动焊机技术方案一、设备用途时代单丝窄间隙埋弧自动焊机主要用于锅炉、压力容器以及核电制造中的中厚板筒体环缝和纵缝的焊接，适用于碳钢、低合金钢、低温钢以及珠光体耐热钢等多种材料。

二、设备特点✓与传统埋弧焊相比，窄间隙埋弧焊的坡口窄，焊材填充量小，因此焊接效率高、成本低。

✓与窄间隙TIG焊和窄间隙MIG焊相比，窄间隙埋弧焊的焊前准备时间较短，坡口制备要求不高，易于工人掌握。

✓焊接热输入小、热影响区窄、晶粒长大区域小，因此残余应力和焊接变形小。

✓窄间隙埋弧焊属于有规律的多层焊接，每一层焊缝对前面的焊缝具有回火作用，细化了焊缝金属的晶粒，因此焊接接头的韧性较好。

✓由于侧壁熔深一致，母材金属能够均匀地稀释到焊缝中去，因此热影响区的宽度和焊缝金属的成分比较均匀。

✓采用高精度转角式焊枪，具有自动排焊道功能，可进行一层两道焊，保证侧壁的可靠融合。

✓高精度、长距离、扫描式激光跟踪系统能够同时进行横向和纵向跟踪，确保焊丝端部到坡口侧壁的距离以及焊丝干伸长度的恒定。

✓绝对值控制系统，能够实时记忆并存储当前值，具备掉电、出错记忆功能，当设备重启后能记住断电前所有参数。

三、设备组成时代单丝窄间隙埋弧自动焊机主要包括以下几部分：(1)时代单丝窄间隙埋弧自动焊机机头FD11-300NG；(2)时代窄间隙PLC及伺服控制系统；(3)原装进口林肯DC-1000埋弧焊接电源、配套NA-3SF送丝机头和NA-3S焊接电源控制器；(4)YS-GHS型焊剂输送回收机（含保温功能和空气干燥器）；(5)时代TZH型重型焊接操作机（具体型号由用户选配）；(6)时代TR3可调式自动防窜滚轮架（具体型号由用户选配）。

四、设备使用条件和环境设备能在下述环境、工件形式及条件下稳定地使用：✧安装位置：室内。

✧设备应远离剧烈震动、颠簸的场合✧电源：三相五线制，380V±10% 50Hz±1✧环境温度：-10～45°C✧连续工作时间：≥24h五、主要技术参数5.1适应工件适应工件直径：≥1000mm;适应工件壁厚：≤300mm ;坡口角度范围：1～2°（环缝），3~5°（纵缝）坡口宽度范围：20～24mm(底部)5.2适应焊丝焊丝直径： 3.2mm、4.0mm焊丝校直方式：双向校直；焊丝校直精度：≤±1mm（焊丝伸出长度为40mm）；5.3转角式窄间隙焊枪焊枪宽度：12mm；焊枪有效长度：300mm；导电嘴偏角：±15゜；每层焊道数：填充焊两道、打底焊一道。