厚板超窄間隙旋轉(zhuǎn)電弧焊接技術(shù)及成套裝備
厚板焊接作為我國核電、船舶、石化等領(lǐng)域重大裝備的關(guān)鍵制造技術(shù)，對低熱輸入、高效率、高質(zhì)量的新型焊接方法升級需求極其迫切。窄間隙焊接技術(shù)因采用窄且深的坡口，在厚板焊接時具有效率高、填充量少、熱輸入小、變形小等優(yōu)勢，在提高焊接效率和焊接質(zhì)量等方面具有重要應用前景。目前，該類技術(shù)在國外核電、船舶等行業(yè)廣泛應用，技術(shù)較為成熟。而我國窄間隙焊接技術(shù)研究起步較晚，在大厚板核心焊接設(shè)備、工藝及材料均受制于人，尤其針對我國國防重點企業(yè)，存在“卡脖子”風險。高端焊接裝備依賴于進口，價格高昂。國外主要生產(chǎn)廠家包括法國寶利蘇迪、日本日立公司、美國電弧機器等，國內(nèi)生產(chǎn)廠家華恒、唐山開元等依賴于國外企業(yè)的專利授權(quán)。
國際和國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎢極擺動、陶瓷片約束、橫向交變磁場等控制電弧周期性地在兩側(cè)壁之間燃燒，存在裝置復雜、母材被磁化或間隙較大等缺點。為解決窄間隙焊接側(cè)壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創(chuàng)新性地提出了一種具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“厚板超窄間隙旋轉(zhuǎn)電弧焊接技術(shù)及成套裝備”新技術(shù)。該技術(shù)突破了現(xiàn)有窄間隙鎢極氬弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工藝的局限性，已實現(xiàn)壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡便地解決側(cè)壁未熔合缺陷問題。相對于國內(nèi)外的現(xiàn)有技術(shù)，該技術(shù)形成的旋轉(zhuǎn)電弧能夠有效改善電弧熱量及壓力的均勻性，在保證熔敷金屬質(zhì)量均勻的同時避免熔深過大，具備高質(zhì)量、高效率的突出優(yōu)勢，達到國際先進水平，已在國防、核電、QT等工業(yè)領(lǐng)域推廣應用。同時，研究團隊自主設(shè)計研發(fā)了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對稱旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實現(xiàn)板厚超過150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質(zhì)量自動化焊接。
圖1 大厚板非軸對稱旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備
該設(shè)備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。目前處于國際先進水平的寶利蘇迪公司生產(chǎn)的單套設(shè)備售價高達380萬元，國產(chǎn)設(shè)備售價也達到150——200萬元水平。而自主設(shè)計研發(fā)的設(shè)備單套成本僅約30萬元，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
山東大學
2025-02-08
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