另一方面,海洋资源日益得到全世界的重视,陆地不可再生资源的消耗殆尽,开发海洋资源不可避免也箭在弦上。无论是船舶的焊接,还是海洋平台的建造,都需要进行大量的焊接。船舶结构复杂,服役的环境又比较极端,接口部位全是由焊接完成,焊接工作量大约占船体建造中的70%,焊接成本占船体总建造成本的30%-50%。造船行业中流行这样一句话:造船,就是玩焊接。船舶是一个非常复杂、庞大的钢结构体。现代船舶吨位越来越大,吨位的提高,相应地就要提高船体的强度。此时,船体使用的钢材厚度就会相应地增加。当然,也有一些特种船舶,如军舰,潜艇,会使用高强钢,特种钢,这些材料具有很高的强度,较轻的质量。板厚增加,使用气体保护焊很难达到深熔深,甚至单面焊双面成型。并且,埋弧焊具有劳动条件好,自动化程度高,焊接线能量大等优点,可以降低生产周期。各大造船厂为了降低生产周期,提高生产力,都会积极应用埋弧焊。埋弧焊经常被应用于造船中的厚板对接焊。虽然目前船厂中气体保护焊应用很广,但气体保护焊具有一些缺点,比如弧光大,工人作业环境不好。论文网

在埋弧焊中,焊剂的铺洒必不可少。水平位置的焊接,焊剂的铺洒没有难度,当应用到埋弧横焊时,焊剂会因为重力的作用往下坠落,无法进行正常焊接。很多研究者开发出辅助工装进行埋弧横焊。比如吉林吉化的研究者就研制出使用衬带来衬托住焊剂[4],原理见图1。1。也有研究者研究开发出磁性焊剂[5],但并未得到推广。对于埋弧横焊的研究,目前有两个方向。一是进行磁性焊剂的研制,但比较困难,研究成果没有得到广泛应用。二是利用工装来撑托住焊剂,进行横位置焊接,此方法目前正在被研究、应用。

图1。1 衬带原理图

这样的衬带通常由耐火材料制成,这样的衬带能够实现拖住焊剂的基本功能,但是实际应用中,这样使用衬带,衬带与水平面平行,焊剂会从边缘洒落,并且随着焊枪的走动,焊剂也会被扫落到衬带下方。同时,为了能埋住弧,又不得不多铺洒焊剂,而这样的水平结构,为了铺洒更高的高度,埋住焊丝,或者焊枪,就不得不使用更多的焊剂,一定程度上造成了焊剂的浪费,增加了焊接成本。所以说埋弧横焊在我国暂时还技术不够成熟。

埋弧横焊中,焊剂和焊丝是主要消耗品,焊丝熔融于熔池,填充焊缝,连接两个工件。焊剂是埋弧焊最主要的消耗品,它对焊缝金属进行机械保护,改善焊缝性能,并进行冶金处理。在埋弧横焊中,焊剂难的是对焊缝金属进行机械保护。因为在焊接时,熔池会因为重力的影响而下坠,熔融金属不能填充在焊缝中。

目前世界上主要有熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂三种。熔炼焊剂在上个世纪被广泛使用。我国自从上个世纪50年代开始使用埋弧焊后,大量使用熔炼焊剂。而烧结焊剂和陶质焊剂我国在上个世纪70年代才开始研究、应用[6],和西方国家及日本相比,起步比较晚。50年代初,我国向苏联学习了埋弧焊技术,同时引进了配套的焊剂。上世纪九十年代之前,我国的烧结焊剂基本处于研制阶段,产量也非常少,在这期间,主要使用的是熔炼焊剂。84~87 年期间,国内部分企业和科研院所合作,研制了一些烧结焊剂,而在随后的十多年间也得到了迅速的发展。其中的代表就是1985年锦州天鹅焊材有限公司与瑞士奥尔康公司焊接工业有限公司签订了“埋弧焊用烧结焊剂全套生产线”合同,引进了年产5000t的烧结焊剂生产线及3个烧结焊剂配方,原材料全部实现国产化,开始了国内烧结焊剂的规模化、批量化生产。

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