德国克鲁斯MIG双丝焊

摘要：在造船的分段制造中，大张的钢板首先需要完成拼板的焊接。拼板焊接的质量和效率直接影响到整个分段的制造周期。应用TANDEM双丝焊工艺进行平面分段拼板焊接时，对组对精度要求低，母材种类的适用性强，焊缝机械性能良好，热输入低，变形小，减少焊前焊后处理成本，大大提高了焊接效率。在中厚板焊接时熔敷率可达到20kg/h,是代替埋弧焊的佳工艺。

关键词：TANDEM　双丝焊 拼板　MAG　平面分段流水线　中厚板焊接

0 前言

　　在2006年由国务院批准发布的《船舶工业中长期发展规划》明确的指出了我国造船业的发展目标：到2010年由我国自主研发、制造的主力船舶达到国际先进水平，年造船能力达到2300万载重吨。到2015年形成开发建造高附加值，高技术船舶的能力，年造船能力达到2800万载重吨，使我国成为造船强国。

　　我国目前已经成为上的焊接大国和第三造船大国，造船的产量在大幅度的增长，随着船舶大型化和高附加值的船舶的增加及造船工艺的不断改进，对船板的要求也越来越高。根据许多船厂的普遍反映，船板越长越宽越好。主要是由于造船工艺的要求，大板幅的板材有利于适应大分段造船的工艺要求，提高造船效率。除钢板尺寸外，现代造船业对造船钢板品种的要求也越来越高，如制造液化气运输船需要耐超低温钢板，石油运输船和深海钻井平台上用的低合金高强钢板等。这些大幅板材和低合金高强钢板材的焊接，也是各个船厂焊接部门必需面临的课题。

　　船舶的焊接技术是我国现代造船模式中的关键技术之一，先进的造船焊接技术，在提高造船效率，降低船舶建造成本和提高船舶建造质量上起着不容忽视的作用。在大型的分段制造中，近几年来我国的造船企业相继引进了多条平面分段流水线，在船厂的生产中发挥了较大的作用。但是也由于种种原因，从目前的国内的几大船厂引进的平面流水线来看，或多或少都存在着一些弊端。首先，不仅是购买成本相当的昂贵，使用成本也极为昂贵。焊接材料依靠进口，由于一般引进的设备都是大型装备，因此采用的都是大线能量高速焊接等技术工艺。国内虽然有部分焊材可以代替进口用于引进设备使用，但对韧性指标要求高或是特殊场合的焊材仍以进口为主；其次，由于一般引进的设备都是大线能量技术工艺，这就对高强钢的焊接不太适应，热输入大，产生变形和组织性能等问题；国内许多船厂引进的平面分段流水线中FCB单面焊双面成型拼板焊接工位，由于国内的装配水平精度和国外有的差距，达不到理想化的状态。由于坡口留根，间隙一致性差等问题导致焊缝反面成型不均匀，有时甚至不成型，增加返修工作量。对厚度≥35mm的钢板焊接接头的某些性能不能较好的满足要求。导致在一些情况下流水线流不起来，或流的不畅。

1　TANDEM双丝焊接系统简介

　　为了提高我国工业企业的焊接生产效率和焊接技术水平，珠海市金宝热融焊接技术有限公司从的德国克鲁斯（CLOOS）公司引进了TANDEM双丝高速焊接技术。成功的解决了一些需要高速焊接的用户的需求，在过去的十年中已经有超过250套的TANDEM焊接系统在国内交付使用，受到了广大用户的一致好评。

　　TANDEM系统是由两台德国克鲁斯（CLOOS）全数字化焊机，两台送丝机及一把焊枪组成。该技术将两根焊丝按的角度放在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别由各自的电源供电，所有的参数都可以彼此独立，这样可以佳地控制电弧。TANDEM系统不仅可以提高熔敷速度，大大提高焊接效率，而且改善了焊缝质量，减少了飞溅物。

（1）TANDEM 焊接系统原理：
德国CLOOS公司TANDEM焊接系统原理见图1。

图1 TANDEM焊接系统原理

（2）TANDEM 双丝焊的工艺特点：
a)　焊机， 100% 暂载率时的焊接电流 1000A ，脉冲电流 1500A ；
b)　数字化脉冲电源， 6 英寸 LCD 显示，可编程，连接 PC 机、打印机；
c)　每根焊丝的规范参数可单独设定，质材、直径可不同，相位差可连续调整；
d)　每根焊丝的送丝速度可达 35m /min ；
e)　大大提高熔敷效率和焊接速度；
f)　在熔敷效率增加时，保持较低的热输入；
g)　电弧稳定，熔滴过渡受控；
h)　焊接变形小；
i)　飞溅小；
j)　焊接数据监控和管理，错误代码显示；
k)　使用标准气体，耗气量少；
l)　可焊接钢、高强钢、不锈钢、铝合金等；

（3）TANDEM焊接的脉冲波形
两台数字化焊机通过特殊的装置经行通讯，保证两个电弧间互不干扰，两根焊丝可使用不同的频率组合的脉冲电弧进行焊接，见图2

A)同频率同相位的
B)同频率相位差180度
C)不同频率的任意相位


图2　TANDEM焊接的脉冲波形的不同组合

2　船厂分段拼板技术要求

船厂分段拼板技术要求如下：
（1） 能焊透20-40mm厚的钢板，单面焊双面成型，反面成型美观，焊缝能满足船检的要求；
（2） 焊接速度：厚20mm的700mm/min以上，厚16mm的800-1000mm/min之间；
（3） 能同样适用低合金高强钢的高速焊接；
（4） 焊接变形控制要求焊后不需要校正，厚板焊接完成后变形量不允许超过5mm；
（5） 能用铜衬垫或陶瓷衬垫；
（6） 组对时间隙精度允许有2-3mm的误差；
（7） 能适应小车式或门架式拼板焊接。

3 TANDEM双丝焊拼板系统的构成

3.1　门架式拼板焊接系统构成
（1）机台总成：含主门架、爬梯、横向滑移小车等。主门架采用固定形式，长21m,适用21m及以下不同规格的板材，焊接小车在门架横梁上运行，焊接距离长。
（2）焊接总成：含焊接小车、电动十字滑架，手动十字滑架焊枪夹持机构等
（3）焊接系统：含两套TANDEM双丝焊机（四台）、四台送丝机、两把TANDEM双丝焊枪及焊枪电缆、联接电缆等。
（4）控制总成：含控制箱、操作箱、电缆线等。控制系统采用集中控制，可储存焊接工艺参数，根据不同工艺参数可随时调用，数字显示。


图3　 门架式拼板焊接系统

3.2　小车式拼板焊接系统构成
（1）焊接小车：含单边伺服驱动小车、轨道。小车行走速度范围是300-3000mm/min，轨道
　　 采用快接式安装，可延长。
（2）焊接系统：含1套TANDEM双丝焊机（2台）、2台送丝机、1把TANDEM双丝焊枪及焊枪电缆、联接电缆等。
（3）电弧摆动器： 含直式电弧摆动装置,焊缝摆动宽度40mm范围内可调，左右驻留时间0-9秒可调，可保证在焊接宽焊缝时成型美观。
（4）控制总成：含控制箱、遥控器等。控制系统采用集中控制，可储存焊接工艺参数，根据不同工艺参数可随时调用，数字显示。


图4　 小车式拼板焊接系统

4 TANDEM双丝焊拼板焊接工艺制定

4.1　20mm左右厚度钢板焊接工艺制定
　a)坡口形式：开Y型坡口，单面15°，留根2-4mm；
　b)预留间隙：预留3-6mm间隙；
　c)焊点要求：每个焊点的厚度不得大于4mm，长度不大于15mm；
　d)焊接速度：分3层进行焊接，焊接速度不低于700mm/min；
　e)反面成型： 采用陶瓷衬垫反面强制成型；

4.2　35mm左右厚度钢板焊接工艺制定
　a)坡口形式：开Y型坡口，单面20-25°，留根2-4mm；
　b)预留间隙：预留3-6mm间隙；
　c)焊点要求：每个焊点的厚度不得大于4mm，长度不大于15mm；
　d)焊接速度：分多层多道进行焊接，焊接速度不低于500mm/min；
　e)变形控制：预留3°的反变形；
　f)反面成型： 采用陶瓷衬垫反面强制成型