TANDEM雙絲氣體保護焊是一種高效、高速、適應性強、節(jié)能的焊接工藝。和普通的氣體保護焊相比，焊接效率是他們的3-6倍。在中厚板焊接時熔敷率可達到30kg/h,在焊接要求控制線能量的低合金高強鋼是代替埋弧焊的最佳工藝。

0 前言

　　隨著我國船舶事業(yè)的不斷發(fā)展，造船產量在大幅度的增長，以及船廠建造的船型在不斷的增多，造船用鋼的趨勢也悄悄的發(fā)生了改變：低合金高強鋼的需求將大幅度的增加，造船用鋼板的規(guī)格增大等，這將給自動化拼板增加一定的難度。首先，由于船舶的大型化，專業(yè)化使得低合金高強鋼的需求大幅增加。因為普通造船用鋼強度低，在建造大型船舶時就必須增加板厚。這樣不僅增大制造過程中加工焊接的難度和成本，又增加了船舶的自重，減少載重量；其次，船舶大型化引發(fā)了船板使用規(guī)格大型化的趨勢，預計最大的船用鋼板規(guī)格將達到：長22.5 m　寬4.5 m　厚40 mm。低合金高強鋼和中厚板高效焊接的問題將也是每一個船廠焊接部門必須面臨的課題。
　　
　　近幾年來國內的造船企業(yè)相繼引進了多條平面分段流水線，在船廠的生產中發(fā)揮了較大的作用。平面分段流水線主要用于鋼板平面組裝階段的船體平行中體外板，雙層底板，頂板，甲板隔壁等的拼板對接焊，以及相應結構的焊接。但是也由于種種原因從目前的國內的幾大船廠引進的平面流水線來看，成功的幾乎很少。首先，焊接材料必須依靠進口，由于一般引進的設備都是大型高效裝備，因此采用的都是大線能量高速焊接等技術工藝。國內雖然有部分焊材可以代替進口用于引進設備使用，但對韌性指標要求高或是特殊場合的焊材仍以進口為主；其次，由于一般引進的設備都是大線能量技術工藝，這就對高強鋼的焊接不太適應，熱輸入大，產生變形和組織性能等問題；國內許多船廠引進的平面分段流水線中FCB單面焊拼板焊接工位由于坡口留根，間隙一致性差等問題導致焊縫反面成型不均勻，有時甚至不成型，增加返修工作量。對厚度≥35mm的鋼板焊接接頭的某些性能不能較好的滿足要求。導致在一些情況下流水線流不起來，或流的不暢。

1　TANDEM雙絲焊接系統(tǒng)簡介

　 為了提高我國工業(yè)企業(yè)的焊接生產效率和焊接技術水平，珠海市金寶熱融焊接技術有限公司從世界著名的德國克魯斯（CLOOS）公司引進了TANDEM雙絲高速高效焊接技術。成功的解決了一些需要高速焊接的用戶的需求，在過去的十年中已經(jīng)有超過150套的TANDEM焊接系統(tǒng)在國內交付使用，受到了廣大用戶的一致好評。
該技術將兩根焊絲按一定的角度放在一個特別設計的焊槍里，兩根焊絲分別由各自的電源供電，所有的參數(shù)都可以彼此獨立，這樣可以最佳地控制電弧。與其它雙絲焊技術相比，不僅可以提高熔敷速度，大大提高焊接效率，而且改善了焊縫質量，減少了飛濺物。

　 （1）TANDEM 焊接系統(tǒng)原理：
　 德國CLOOS公司TANDEM焊接系統(tǒng)原理見圖1。

　　（2）TANDEM 雙絲焊的工藝特點：
　　a)　高性能焊機， 100% 暫載率時的焊接電流 1000A ，脈沖電流 1500A ；
　　b)　數(shù)字化雙脈沖電源， 6 英寸 LCD 顯示，可編程，連接 PC 機、打印機；
　　c)　每根焊絲的規(guī)范參數(shù)可單獨設定，質材、直徑可不同，相位差可連續(xù)調整；
　　d)　每根焊絲的送絲速度可達 35m /min ；
　　e)　大大提高熔敷效率和焊接速度；
　　f)　在熔敷效率增加時，保持較低的熱輸入；
　　g)　電弧穩(wěn)定，熔滴過渡受控；
　　h)　焊接變形小；#p#分頁標題#e#
　　I)　飛濺小；
　　j)　焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理，錯誤代碼顯示；
　　k)　使用標準氣體，耗氣量少；
　　l)　可焊接鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁合金等；

2　船廠分段拼板技術要求

船廠分段拼板技術要求如下：
　　（1）一次焊透20-40mm厚的鋼板，單面焊雙面成型，反面成型美觀，焊縫能滿足船檢的要求；
　　（2） 厚度低于16mm（含16mm）的不用開坡口；
　　（3） 焊接速度：厚20mm的1m/min以上，厚16mm的1.2m-1.5m/min之間；
　　（4） 能同樣適用低合金高強鋼的高速焊接；
　　（5） 焊接變形控制要求焊后不需要校正；
　　（6） 能用銅襯墊或陶瓷襯墊；
　　（7） 組對時間隙精度允許有2mm的誤差。
3 TANDEM雙絲焊拼板系統(tǒng)的構成

（1）機臺總成：含主門架、爬梯、橫向滑移機構等。主門架采用固定形式，長21m,適用21m及以下不同規(guī)格的板材，焊接小車在門架橫梁上運行，焊接距離長。
（2）焊接總成：含焊接小車、立體、上下升降機構、左右調整機構、焊槍夾持機構等
a)焊接小車：采用雙邊變頻驅動形式，驅動功率為1.5KW,焊接速度為300-3000mm/min
b)焊槍上下升降裝置：焊槍拖板在精密絲桿的傳動下，通過直線導軌副上下運動，驅動功率為：0.75KW,移動距離為500mm,速度為：250mm/min
c)焊槍左右橫移裝置：焊槍在焊臂的帶動下手動左右移動，通過直線導軌副導向，移動距離為500mm。
（3）焊接系統(tǒng)：含兩套TANDEM雙絲焊機（四臺）、四臺送絲機、兩把TANDEM雙絲焊槍及焊槍電纜、聯(lián)接電纜等。
（4）跟蹤系統(tǒng)：含激光跟蹤系統(tǒng)、電動十字滑架。采用十字滑架結構方式，非接觸傳感工件對接處，根據(jù)采集到的焊縫變化信號，由X-Y滑塊執(zhí)行焊炬精確地隨動，精度：±0.25mm。
（5）焊煙除塵器：含德國產焊煙回收系統(tǒng)1套。
（6）導弧總成：含焊槍角度調整機構、焊槍間距調整機構。
（7）能源傳送總成：含15000mm長坦克鏈及輥道等。輥筒直徑為：245x16mm。
（8）控制總成：含控制箱、操作箱、電纜線等。控制系統(tǒng)采用集中控制，可儲存焊接工藝參數(shù)，根據(jù)不同工藝參數(shù)可隨時調用，數(shù)字顯示。
（9）鋼板固定裝置：含電磁鐵等。每個電磁鐵直徑為φ250mm,吸力為2噸。橫向電磁鐵間距為925mm,縱向為：965mm。在每個電磁鐵中間設置一個托輪，有利鋼板的輸送。
(10) 襯墊：含陶瓷或琴鍵式銅襯墊。陶瓷襯墊采用人工裝貼，琴鍵式銅襯墊采用氣囊頂升壓緊。

4　TANDEM雙絲焊拼板焊接工藝過程：

(1)　切割好的兩塊鋼板放置在輥道上預先點焊，預留間隙精度控制在3mm以下；
(2)　通過同步輸送鏈將鋼板拼接焊縫處送至焊縫貼片處，反面貼上陶瓷襯墊，或頂升銅襯墊，保證反面襯墊與焊縫結合嚴密；
(3)　啟動高速TANDEM雙絲氣保焊機進行焊接，前后兩把TANDEM雙絲焊槍四絲同時工作。前槍帶焊縫激光跟蹤系統(tǒng)進行打底，后槍帶電弧擺動蓋面，一次焊接成型。
(4)　去除反面的陶瓷襯墊，手工氣保焊清根,完成拼板工序。
(5)　將拼接后的鋼板輸送至縱筋龍骨裝配區(qū)，在鋼板上劃出縱筋龍骨位置線，將龍骨裝配并點焊，裝配后的工件由輸送輥道送至縱筋龍骨焊接區(qū)進行雙面自動焊接。#p#分頁標題#e#

5 焊接參數(shù)
焊接參數(shù)見表1。

表1焊接參數(shù)

試 件

Q235

焊 絲

ER70S Φ1.6mm

坡口形式

對接焊縫 V型 20+20mm

對口間隙

4—5mm

焊接氣體

80%Ar+20%CO2

預熱溫度

無

焊道次序

打底TANDEM焊槍

蓋面TANDEM焊槍

焊絲

前絲

后絲

前絲

后絲

焊接電流A

260

300

420

380

電弧電壓V

28

30

32

31

送絲速度m/min

7.0

7.5

10.0

8.5

脈沖頻率Hz

200

200

200

200

峰值電壓A

32

34

36

35

基值電流A

100/100

100/100

100/100

100/100

脈沖波形

2

2

2

2

脈沖寬度ms

1.90

1.90

2.25

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2.25

脈沖模式

U/I

U/I

U/I

U/I

氣體流量l/min

25

25

25

25

焊接速度mm/min

1000

擺動頻率Hz

　

20

擺動幅度mm

　

5

駐留時間s

　

0.2

焊縫寬度mm

反面6-8

正面21-24

備注：焊機相關參數(shù)設置:
1.TANDEM脈沖MAG焊工藝,控制方式U/I, 材料合金鋼,焊絲直徑Φ1.6mm,保護氣體 80%Ar+20%CO2.
主電源Master-alternate ,從電源Slave-mode,相位差50%;無飛濺起弧SPAZ;
2.提前送氣0.3,滯后送氣0.8;
3.預送絲速度3.5m/min;
4起弧: 起弧時間0.5/0.5s,上升時間0.3/0.3,送絲速度4.8/4.5,脈沖頻率120/100,基值電流80/80;
5.收弧: 收弧時間1.0/1.0,下降時間0.3/0.3,送絲速度4.0/3.5,脈沖頻率80/80,基值電流60/60;
6回燒:30%.