6.4.3 高效熔化极气保焊技术(含双丝、TIME、STT、CMT、窄间隙等)

6.4.3 高效熔化极气保焊技术（含双丝、TIME、STT、CMT、

窄间隙等）

6．4．3.1冷金属过渡焊(简称CMT)

冷金属过渡(cold metal transfer)焊简称CMT法，是奥地利的FRONIUS公司推出的一种新的焊接方法，可适用于薄板铝合金和薄镀锌板的焊接，还可以实现镀锌板和铝合金板之间异种金属的连接。

1．冷金属过渡焊工作原理

CMT冷金属过渡技术是在短路过渡基础上开发的，普通的短路过渡过程是：焊丝熔化形成熔滴一熔滴同熔池短路一短路桥爆断，短路时伴有大的电流(大的热输入量)和飞溅。而CMT过渡方式正好相反，在熔滴短路时，数字化焊接电源输出电流几乎为零，同时焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落，如图7．35所示，从根本上消除了产生飞溅的因素。整个焊接过程实现“热一冷一热”交替转换，每秒钟转换达70次。焊接热输入量大幅降低，可实现0．3mm 以上薄板的无飞溅、高质量MIG／MAG熔焊和MIG钎焊。

2．冷金属过渡焊的特点

CMT焊同普通MIG／MAG焊不同，具有如下特点。

(1)送丝的运动同熔滴过渡过程相结合

熔滴过渡过程由送丝运动变化来控制，焊丝的“前送一回抽”频率可高达70次／秒。整个焊接系统(包括焊丝的运动)的运行均为闭环控制，而普通的MIG／MAG焊，送丝系统都是独立的，并没有实现闭环控制。

(2)熔滴过渡时电压和电流几乎为零，热输入量低

数字化控制的CMT焊接系统会自动监控短路过渡的过程，在熔滴过渡时，焊接电源将电流降至几乎为零，热输入量也几乎为零，如图7．36所示。整个熔滴过渡过程就是高频率的“热一冷一热”交替的过程，如图7．37所示，大幅降低了热输入量。

(3)焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落，熔滴过渡无飞溅

焊丝的机械式回抽运动就保证了熔滴的正常脱落，同时避免了普通短路过渡方式极易引起的飞溅，熔滴过渡过程中出现飞溅的因素被消除了，焊后清理工作量小。

(4)CMT焊弧长控制精确

CMT的电弧长度控制是机械式的，它采用闭环控制并监测焊丝回抽长度，即电弧长度。在干伸长或焊接速度改变的情况下，电弧长度也能保持一致。保证了CMT电弧的稳定性，即使在焊接速度极快的前提下，也不会出现断弧的情况。

(5)均匀一致的焊缝成形，焊缝的熔深一致，焊缝质量重复精度高

CMT焊焊丝干伸长改变时，仅仅改变送丝速度，不会导致焊接电流的变化，从而实现

一致的熔深，加上弧长高度的稳定性，就能达到非常均匀一致的焊缝外观成形。

(6)装配间隙要求降低

1mm板的搭接接头间隙允许达到1.5 mm。

3．CMT工艺的应用

CMT焊接方法由于具有更快的焊接速度、更好的搭桥能力、更小的变形、更均匀一致的焊缝、没有飞溅等优点，拓展了普通MIG／MAG焊所不能涉及的领域，其主要的应用领域如下。

(1)薄板或超薄板(0.3~3 mm)的焊接，并且无需担心塌陷和烧穿。

(2)电镀锌板或热镀锌板的无飞溅钎焊。

(3)钢与铝的异种连接。在过去铝和钢的连接仅仅可能通过激光或电子束焊接，现在CMT 可实现这样的异种连接。

6．4．3.2双丝MIG\MAG焊

1．双丝焊的工作原理

双丝气体保护焊是由普通单丝MAG焊发展而来的，这时采用两根焊丝作为电极，同时作为填充金属。它们在同一保护气体环境下，由两个独立的相互绝缘的导电嘴送出后与工件之间形成两个电弧，并形成同一熔池，如图7．27所示。每个电极都能独立地调节熔滴过渡和弧长，这样就可以在高速焊下实现良好的焊接工艺和优质焊接质量。

TANDEM焊由两个脉冲电源供电，形成两个电弧，由于都使用直流反接法，为了避免同向电弧相互吸引，而破坏电弧的稳定性，所以两个脉冲电源电流相位相差180°，为此在两个电源之间附加一个协同装置，得到如图7．28所示的脉冲电流波形。这样，两个电源的参数调节互不影响，可以连续和大范围调整。脉冲焊过程中双丝形成同一个熔池的方法不同于以往的单丝焊的特点。双丝焊改变了电弧的加热特点，按前后串联排列的两电弧，获得了椭圆状的熔池，由于两根焊丝交替燃弧对熔池进行搅拌作用，使得熔池的温度分布更均匀，从而有效地抑制了咬边的产生，这对高速焊丝十分必要的。双丝焊的另一个特征，为了形成一个熔池，则两根焊丝距离大约为5~7 mm。由于焊丝距离很近，为防止干扰和确保电弧稳定，还应保证相位差180°，这时两个电弧交替导通，如图7．28所示。

2．焊接工艺特点

(1)焊接速度快，生产率高

双丝焊改变了熔池热量的分布特点，并保持较短的电弧，有利于实现高速焊，无论是MIG焊铝，还是MAG焊钢，双丝焊均比单丝的焊速快得多，大约快1—2倍。双丝焊不但

焊接速度高，而且焊丝的熔敷速度也有很大提高，如图7．29所示。．电弧焊方法及设备．

(2)焊接线能量低

虽然双丝焊总的电弧功率较高，但是由于焊速提高更大，总的线能量还是很低，所以减小了焊接变形和提高了焊接接头的性能。

(3)抑制焊接缺陷的产生。

由于双丝焊的特点，使得在高速焊时不产生咬边缺陷。在双丝焊时两根焊丝均为射滴过渡形式，所以几乎没有飞溅，焊接过程十分稳定和焊缝成形好，熔滴温度较低，合金元素烧损少，特别适合于焊接铝和铝合金，铝镁合金等。

(4)因为焊接速度快，不宜采用手工操作，一般都是机器人焊和自动焊，同时对焊缝跟踪和焊前准备要求很高。-

3．焊接设备组成

双丝焊接设备由两台脉冲焊接电源组成，两个电源分为主电源和从电源，二者通过协同控制设备连接。负载持续率为100％，总电流为900 A左右(每台电源均为TPS一500)；两台四轮驱动机构送丝机，送丝速度达到30 m／min。焊铝时推荐使用双丝推拉丝机构，送丝速度只有22 m／min；一个协同器和一把双丝焊枪组成，如图7．30所示。

双丝焊专用焊枪，如图7．31所示。焊枪结构紧凑，并配有一个大功率的双循环水冷系统，使导电嘴与喷嘴同时使得到冷却。导电嘴问的距离为5~7 mm。

4．双丝焊的应用

双丝焊主要应用在汽车及零部件制造业、造船、机车车辆制造、机械工程、压力容器制造和发电设备等，可对碳钢、低合金钢、不锈钢、铬合金等各种金属材料进行焊接，适用于搭接焊缝、平角焊缝、船形焊缝和对接焊缝各种接头形式。