新型焊接技术简介
焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。19世纪末之前，唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。20世纪早期，随着第一次和第二次世界大战开战，对军用器材廉价可靠的连接方法需求极大，故促进了焊接技术的发展。今天，随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用，研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，以进一步提高焊接质量。
图1 新型焊接电源和焊接方法的发展与应用
近年来，随着微电子技术和计算机技术的发展，焊接电源也有明显的进步。焊接电源已经从旋转直流焊机发展到晶闸管整流焊机，到逆变焊机，到最近的全数字化焊机，经历了好几代的发展阶段。数字电源是相对于模拟电源而言。全数
字化电源是最新的一代，它的结构框图如图8 所示。全数字化是指焊接参数数字信号处理器、主控系统、显示系统和送丝系统全部都是数字式。所以电压和电流的反馈模拟信号必须经过A/D 转换，与主控系统输出的要求值进行对比，然后控制逆变电源的输出。这种焊接电源的最大特点是焊接参数稳定，受网路电压波动、温升、元器件老化等因素的影响很小，具有很高的重复性，焊接质量稳定、成型良好。同时，由于DSP 的响应速度很快，可以根据主控制系统的指令（给定值）精确控制逆变电源的输出，使之具有输出多种电流波形和弧压高速稳定调节的功能，适应多种焊接方法对电源的要求。一台电焊机可以顶多种电焊机用，只需要改变或输入相应的控制程序。全数字化电源和非全数字化电源的主要区别就在于有没有焊接参数DSP 和数字化送丝控制器。必须指出，全数字化电源应该配用数字化的送丝机，才能获得最佳的效果，不仅能稳定送丝速度，而且能在焊接过程精确控制和调节送丝速度的变化，如快-慢脉动、送-停脉动、送-抽脉动等。下面简要介绍几种利用全数字化电源的新焊接方法。
图2 全数字化焊接电源结构框图
双脉冲焊接方法
双脉冲焊接方法是全数字化电源的一种应用范例，双脉冲是指送丝速度的快-慢脉冲和焊接电流的高-低脉冲。双脉冲焊和一般的脉冲焊不同，脉冲焊的送丝速度不变，而焊接电流在峰值与基值电流之间作较大幅度的变动；双脉冲焊的送丝速度是在平均速度基础上作小幅度的变动，如±（1~2）m/min，而焊接电流也在平均电流下作一定幅值的同步变动，脉冲频率一般在1Hz~5Hz 之间。双脉冲焊接方法有效地控制热输入量，很适合薄铝板的焊接。而且，由于双脉冲对熔池的振动搅拌作用，有利于气体的逸出，可减少气孔的产生；焊缝的成型均匀美观，类似于TIG 焊的焊缝。 CMT焊接方法
CMT 是Cold Metal Transfer 的缩写，是一种精确控制热输入的短路过渡焊接方法，很适合于薄铝板、钢板和异种材料的焊接或钎接。它的焊接过程是引弧时焊丝送进并与钢板接触，电源输出一个很小的基值电流，焊丝回抽，电源逐渐增大电流并引弧。这种的引弧方法基本上没有飞溅，被认为是无飞溅引弧。引弧后，在达到规定的弧长时，开始向前送丝，电源输出一个确定宽度和幅值的脉冲电流，使焊丝端头形成一定体积的熔滴金属，电流回到基值，等待熔滴与熔池的短路。一旦短路，焊丝开始回抽，重新引弧。由于整个短路过程从开始到断开都处于低电流阶段，飞溅极少。CMT 焊接的特点是每一个周期的能量输入是一定的，不仅能较准确控制每个熔滴的尺寸，而且能调节对母材的热输入。焊接过程送丝作送-抽脉动，而焊接电流作峰值-基值脉动，脉冲频率可达70Hz。这种方法可以焊接薄铝板或薄钢板，也可以用CuSi 焊丝对钢板进行电弧釺焊。更有特色的是，这种方法可以连接钢板和铝板。铝和钢是不能直接进行熔化焊的，因
为会形成很脆的金属间化合物。CMT 焊接方法能够精确控制热输入，使镀锌钢板侧不熔化，与AlSi 焊丝形成钎接缝，而与铝侧形成熔化焊缝。 双丝气体保护焊
双丝气体保护焊是一种高效率的气体保护焊方法。这种方法是一把焊枪在同一个大喷嘴里，同时送出两根焊丝，而两根焊丝之间是相互电绝缘的，由两台送丝机送丝和两台焊接电源分别供电。由于两根焊丝的距离比较近，约8mm，为了避免两电弧间的相互干扰，采用轮流脉冲的方式，即前丝处于峰值电流时，后丝处于基值电流；后丝峰值，前丝基值。一般每小时最高约能熔化直径1.2mm 的焊丝10kg，而双丝气保护焊则可熔化25kg。如果要焊接一条焊脚为6mm 的角焊缝，一般MAG焊的焊接速度为300mm/min，而双丝气体保护焊可达1000mm/min。这种方法不仅能焊接厚钢板也可以焊接薄钢板，也可以用于铝合金板的焊接，提高焊接效率。
全数字化焊接电源的出现，为新型焊接方法提供一个很好的平台，我们要关注这种电源的发展，并在条件允许时，在生产中采用，以提高我们的焊接水平。 激光焊接技术的发展与应用
由于激光焊接能量密度高，可精确控制，穿透能力强，焊缝的深宽比大，热输入量低，焊接变形小，可在大气中焊接等优点，被认为是21 世纪的焊接新热源。但是由于激光聚焦后的光斑直径小，约0.2mm~0.6mm，对被焊工件的装配间隙要求很严。根据不同板厚， 对接的最大允许间隙一般在0.25mm~0.4mm 之间，这对较大型的工件，如船体结构，很难达到。另外，激光焊大多是不填丝的，由于光斑小填丝比较困难，还会影响效率。然而，不填丝的激光焊，对于某些材料，如铝合金，不能改变焊缝金属的成份，不利于消除裂缝、气孔和改善接
头性能。为了解决这个问题，近年来兴起激光-电弧复合热源焊接。电弧焊是一种便宜的能源，可以填充金属，搭桥能力好，对间隙不敏感等优点，刚好和激光焊互补。发展激光-电弧复合热源焊接，可以充分发挥激光和电弧的优点，相互弥补对方的不足，使1+1 大于2。图9 为不同焊接方法在相同焊接速度和相同熔深条件下，焊接参数和焊缝成型的对比。哈尔滨焊接研究所对激光-电弧复合热源焊接进行了研究，采用2000W CW 的Nd:YAG 激光器和全数字化的直流脉冲焊接电源，对8mm 的LF6铝合金进行熔深对比试验。发现单独MIG 焊的熔深小于相同速度的2kW 激光焊的熔深，在这些较小焊接电流范围内，电弧与激光复合进行焊接，无论电弧功率的大小，复合焊的熔深都大于单独MIG 焊的熔深，而且焊接速度都比MIG 快。在这范围内（2000W 激光电弧电流小于180A）激光对熔深起主导作用，如图10 所示。例如2000W 的激光与80A的电弧复合，其熔深和160A 的MIG 焊相当，而焊接速度快，线能量低；当复合焊的电弧电流与MIG焊相同，如均为120A，在熔深相同条件下，复合焊的速度为MIG 焊的3 倍多，线能量只有MIG 焊的49%，变形小。当单独MIG 焊的熔深大于同等速度的激光焊缝的熔深，在这些电流范围内，激光与电弧复合焊，其电弧的电流必须与单独MIG 焊的电流相等或更大，才能使熔深大于单独MIG 焊，但是焊接速度要比单独MIG 焊快得多，焊接线能量低很多，可明显降低焊接变形量。在这范围内（2000W激光电弧电流大于180A）电弧对熔深起主导作用，但是激光能量的加入可提高焊接速度、降低线能量，如图11 所示。可见,当两个电弧都是240A 时，复合焊与MIG 焊的熔深一样，但复合焊的焊接速度为MIG 焊的3 倍，而线能量减少50%以上。还必须指出，在这个范围内，由于激光对熔深并不起主导作用，激光光斑的直径大小对熔深没有决定性的