什么人才能被称作“奇绝一焊枪”？（二）

你认识他吗？探索焊接王国（二）-2

2012年7月27日，我受2012（第二届）军工焊接新技术、新工艺应用发展研讨会的委托，在会上做了焊接中探索，探索中创新——焊接工艺的研究与应用的专题报告

全文如下：

首先，请在座的领导、各条战线的英雄们、焊接界的同行们接受我——1名老兵的敬礼！

今天，我遵照领导的指示；到这里向大家学习。并且，就我所做的相关工作和解决的一些焊接问题向大家做一下汇报，简要地介绍我在航天航空、武器装备、海洋工程、核工业、工艺造型、民品制造等焊接工作以及焊接工艺研究与运用的一些肤浅体会；希望能够对大家起到一个抛砖引玉的作用和效果，并能得到大家的帮助和指正。

下面，简要介绍我们在焊接工艺研究探索与运用总结出的一些行之有效方法和成功实例；如果时间充裕可以归类展开探讨。

类型1·探索焊接金相组织的变化

调整焊缝组织可采用物理方法，化学方法或物理、化学两种方法共用。见《探索焊接王国》第一册中P122，无论焊前预热、焊后缓冷或焊后热处理都属于物理方法中的焊接热循环控制。化学方法主要是合金元素的作用和焊接化学冶金。例如：

1.1铝合金

众所周知：硅镁脆化相铝合金熔焊时，金相组织不可避免地会产生树枝状硅镁脆化相的问题；焊接后极易产生裂纹。当今，硅镁脆化相铝合金熔焊这一世界难题已被我们攻克解决。

解决方法：

本人提出了可以采用异质变质处理，调整焊缝组织，改进焊接工艺的方法。见第一册中P131

在填充材料中，降低镁含量，提高硅含量，增加硼元素。可使其焊缝组织由树枝状硅镁脆化相组织转变为细小等轴晶加细小柱状晶的混合晶态。这样，就改变了其脆性；从根本上解决了焊接后开裂的难题。见《探索焊接王国》第一册中P126例3。

1.2不锈钢

在焊接不锈钢时，可以根据舍弗勒组织状态图和德隆组织状态图；通过填充或减少某些金属元素，就能够改变组织的变化；从而获得了所需要的性能。历经反复试验，解决了许多焊接难题；这也成为不争的现实。

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P126的例2。

1.3合金钢

在焊接过程中调整焊缝组织，这种手段非常必要。在实践中，可采用综合性的多种方法达到目的；解决不同的焊接难题。或许，还能取得意想不到的效果和收获。

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P126的例1。

实践证明：采用异质变质处理，调整焊缝组织，改进焊接工艺的方法能够使其焊接性能得到明显地改善，有效地降低焊缝的裂纹倾向。由于该方法敢于向传统的同材质，等强度选择焊接材料的原则挑战，在非常规的情况下；解决了许许多多的焊接难题并已取得科研成果。1999年，该项成果获得了英国剑桥GOLD STAR AWARD这一殊荣。

类型2·探索焊接材料的运用

2.1 钓鱼钩锚钩

去年，日本在钓鱼岛搞什么钓鱼大赛；使钓鱼岛问题进一步升级，恶化两国关系；挑起事端。我们利用发挥自身的能量，帮助北京奥金渔具公司打破了日本产钓鱼钩锚钩在世界上的霸主地位。中国的钓鱼钩锚钩在世界上这次获得了国际金奖，增长了我们的志气；为中国人争了光，为祖国争得了荣誉。

解决方法：

我们采取了改进焊接工艺，改变焊接材料的方法。

首先，将过去采用的镍基钎料改为含有铁的铜基钎料；经过焊接、热处理、整形等工序，最后再进行镀镍表面处理。

经过46所检测：日本的钓鱼钩锚钩在96Fm(kN)时,焊缝全部撕裂。我们的钓鱼钩锚钩达到100Fm(kN)时, 钓鱼钩锚钩的焊缝仍然完好无损，即便断裂也是在钓鱼钩锚钩的母材处断裂。从而打破了日本的钓鱼钩在世界上的霸主地位，打了个漂亮仗。

实践证明：

其一，含有铁的铜基钎料必然比镍基钎料与钓鱼钩锚钩焊接时的浸润性要好，所以，焊缝成型就能美观；

其二，含有铁的铜基钎料比镍基钎料焊缝强度高；

其三，提高了生产效率；

其四，节约镍基材料，降低了成本。

2.2 充氮保护在铜—铝钎焊接头上的运用

铜—铝焊接时，焊接背面易氧化。造成背面钎焊难以润湿，熔焊易出缺陷；难以保证焊接质量。

解决方法：

我们使用的安全电压熔焊、压焊、钎焊一体机采用比较经济的氮气，经过相关装置的对焊接背面进行保护。消除了氧化，增强了钎焊的润湿性，以及熔焊时的熔和性能。

实践证明：

通过此方法能够克服氧化，提高和稳定焊接质量，同时提高了焊接速度；减少了焊接材料的消耗，降低了焊接成本。

2.3 潜水泵不锈钢外皮焊接质量的提高

惠泰克公司生产的潜水泵不锈钢外皮，焊接后出现焊缝发黑现象。在工艺设计、产品结构、焊接操作都找不出原因，我们在保护气体上分析出问题。

解决方法：

用含O25%的富氩气体取代CO2 5% 的富氩气体进行焊接。

实践证明：

通过此方法能够克服焊缝表面氧化，使不锈钢焊缝表面美观；提高潜水泵不锈钢外皮的焊接质量。

2.4CoCrWTIG堆焊在阀门上的运用

为了提高不锈钢阀门的耐腐蚀、耐高温和延长其使用寿命，我们在不锈钢材料的表面层上堆焊CoCrW合金。并且，还获得国际优秀论文奖。

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P107。

类型3·探索焊接规范的运用

在今年上个月的埃森焊接展会上，我们展示了独立自主发明创造的全天候太阳能储能多用焊机和安全电压熔焊、压焊、钎焊一体机。

当时，有人提出：电弧引燃必须通过高电压或高频或强脉冲来实现，安全电压怎么能引弧？我向他解释：本人作为安全考评员了解到，因为焊机二次电压高于70伏，我国每年伤人事故达到600起之多。

解决方法：

电弧引燃问题可以采用焊条磨尖尖端放电和焊条中加引弧剂、稳弧剂解决，任何一个事物都有它的两面性。

实践证明：安全电压熔焊、压焊、钎焊一体机它在焊接中具有它的一定优势。

其一，以人为本、安全电压；防止焊机二次电压伤人事故；

其二，熔焊、压焊、钎焊、切割为一体，携带方便，一机多用；

其三，焊接电压和电流均可调节，由于电弧电压低，焊接时不容易产生裂纹、气孔和打滚等现象；

其四，压焊时，电压、电流和时间均可调节，还可以用电焊钳夹持铜、钨、石墨等材料的电极，全方位进行电阻点焊；

其五，钎焊时，电压、电流和时间均可调节，可以全方位进行碳阻钎焊，例如：铜—铝钎焊、铜—陶瓷钎焊等；

其六，用熔剂割条可以陆上、水下切割金属、非金属及复合材料；

其七，因为该机电压输出可以调节，分别为：1.5伏、3伏、6伏、12伏、24伏、36伏、42伏、48伏，还可以在这个基础上叠加1.5伏。所以，还可用于充电、照明、音响、动力低压电源等，特别适用于野战和抢险救灾。

3.1 低电压电弧的运用

熔焊焊接铸铁时，安全电压熔焊、压焊、钎焊一体机的电压和电流均可调节。使用低电压电弧焊接，又由于焊条药皮有石墨成分：所以，低电压电弧是很稳定的。我以前是天津市第一批高压焊工学员的第一名，当时考试使用的焊机是AT-320焊机，我当时就发现在电弧稳定的前提下，使用焊接电压略低焊机；出现气孔、咬边的X光片就少。

实践证明：由于电弧电压降低，焊接铸铁不容易产生裂纹、气孔、打滚等现象。我们现在为河北工业大学焊补铸铁阀门，为中重科技堆焊高碳合金材料也成功地证明了这点。

3.2 闪光对焊高电压一次预热二次焊接

2002年，天津市一号重点工程轻轨铁路在焊接φ32mm钢筋时；焊接质量检测没有通过。施工方诉说：焊接φ28mm钢筋时，质量没问题。可现在想尽办法，怎么焊接都不行了！

解决方法：

我们在现有的设备、工作环境条件，提出：对闪光对焊规范进行调整，提高其焊接电压。焊接时，第一次不加压进行预热，第二次再加压进行焊接。

实践证明: 闪光对焊提高焊接电压，一次预热二次焊接的方法；用于比较粗的钢筋焊接切实可行。

3.3弧焊机器人焊接操作程序的改变

先瑞科技有限公司销售唐山某钢结构企业的OTC弧焊机器人，在焊接生产时出现长方形立体钢结构角焊缝的拐角位置焊缝成形不良现象。由于弧焊机器人焊接操作人员的实际手工操作经验不足，解决此问题非常困难。

解决方法：

结合本人在日本東洋ツ—ト研修OTC弧焊机器人的操作经验：在X轴与Y轴拐角处，增加了焊枪旋转90°的程序。

实践证明：通过弧焊机器人焊接操作程序的改变，能够消除焊缝成形不良的现象。

类型4·探索焊接操作的改变

4.1加热方向变换解决飞机发动机反馈钢索的焊接

飞机发动机反馈钢索是由高温钢、高强钢和耐磨铜丝组合，采用氧-乙炔焊接方法；3种金属同时焊接而成。焊接时，极易过烧。或氧化或将铜丝烧断或焊接不牢固。

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P36。

4.2CO2焊枪角度变换解决45钢角焊缝的开裂

今年春节前，直径约5米的大型齿轮圈与轴套的角焊缝CO2打底层焊缝全部开裂。据焊工介绍：从来没有遇过这样的事，也知道这是因为天气突然降温造成的。这么大的工件在焊接前根本无法预热，真不知道怎么解决才好？

解决方法：

把CO2焊枪习惯性左焊法角度改为CO2焊枪右焊法角度，因为，左焊法的角焊缝呈内凹形；急速冷却时，应力大就产生裂纹。右焊法的角焊缝呈外凸形，其截面积较左焊法大、强度高；冷却速度较慢，不容易产生裂纹。

实践证明：天气突然降温45钢焊接前不预热，把CO2焊枪习惯性左焊法角度改为CO2焊枪右焊法角度进行CO2打底层焊接；再进行多层多道焊接，就不容易产生裂纹。

4.3火焰变成弯曲状进行盲区焊接

在盲区位置焊接时，需要焊接火焰改变角度进行弯曲加热。

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P46。

4.4激光枪将垂直角度变为横向角度，解决了含锌合金不能采用激光焊接的难题。

解决方法：过去激光焊接时，锌会蒸发污染镜头。所以，不可能用激光焊接有含锌合金的金属。为了攻克焊接这一大难题，我们把激光枪垂直角度变为横向角度。焊接时，锌合金的金属蒸汽向上蒸发；就不会污染处于横向位置的激光枪镜头，我们焊接成功了。

实践证明：我们挑战不可能的成功，就会取得意想不到的收获。

类型5·探索复合焊接的方法

5.1 MIG.TIG复合变换焊接极性在42CrMo钢上堆焊AlMn青铜

在富拉尔基的中国第一重型机器厂，在42CrMo钢上堆焊两层以上或多层多道焊接AlMn青铜时，出现剥离、夹杂或表层氧化。单一采用MIG，TIG直流或TIG交流焊接都不理想。尤其TIG交流打底焊接，浸润不好更不理想。

解决方法：

采用MIG打底焊接，速度快、质量好。采用TIG交流盖面，消除了表层氧化。

实践证明：采用MIG.TIG复合变换焊接极性，在42CrMo钢上堆焊AlMn青铜；这种方法效果最好。

5.2方箱自动焊专机等离子焊接与CO2药芯焊丝焊接

天津市先瑞科技有限公司与某单位方箱自动化焊接项目竞标，竞标对手提出方案：①开坡口留2㎜钝边，②预留2㎜间隙，③采用CO2焊加衬垫，④多层多道焊接。

解决方法：

建议天津市先瑞科技有限公司对工艺方案进行改进：

①开坡口留2㎜钝边，②不留间隙，③采用等离子弧焊打底，不加衬垫，直接穿透背面成型④CO2药芯焊丝多层多道焊接。

实践证明：采用改进后的工艺方案①焊缝收缩变形小，可忽略不计。②不留间隙，消耗焊接材料少。③不用CO2焊加衬垫，等离子弧焊接直接穿透背面成型；焊接速度快。④CO2药芯焊丝多层多道焊接，焊缝成型美观。

客户评判：天津市先瑞科技有限公司比某单位的竞标方案至少先进20年。

5.3 采用去肉消应力法矫正鼓硫钢带的变形

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册P69。

类型6·探索焊接与机械复合连接的方法

6.1 卫星主放器柜的焊接

卫星主放器柜在焊接之前，均已经过精密加工。要求焊后不能变形。T形焊接接头，采用搅拌摩擦焊需2次焊接。而且，焊接位置空间小；搅拌头也下不去。采用其他熔焊焊法，容易产生焊接变形。

解决方法：将T形焊接接头由骑坐式改为插入式，焊缝在其外侧；形成焊接与机械复合连接。

实践证明：无论采用哪种焊接方法，都不容易焊后变形；效果都很好。

6.2 坦克推销铁的焊接

坦克推销铁焊接时常出现：使用抗冲击焊条不耐磨，使用耐磨焊条不抗冲击。还有人在研究着既耐磨又抗冲击的焊条。

解决方法：

我们通过调整焊接工艺，改变结构设计。把坦克推销铁贴附车体的角焊缝改为把车体挖槽将坦克推销铁镶嵌在车体上，再进行焊接的方法。而且，采取底层用抗冲击焊条焊接，表层用耐磨焊条焊接。

实践证明：这种机械镶嵌加焊接的小窃门，解决了全军坦克推销铁焊接的大难题。坦克研究所和坦克制造厂的技术人员都到现场观看，都充分肯定了这个焊接工艺方法；此焊接方法在全军推广。

6.3 真空放电室的焊接

真空放电室是由T2铜和H62黄铜焊接而成的，由于高温状态下高压与真空负压频繁工作；使钎焊缝处出现微渗漏。反复焊补后仍不理想，这处补好在其他部位又出现微渗漏。

解决方法：

我们把钎焊缝处部位改为螺纹连接，再进行钎焊其效果非常好。

其一，螺纹机械连接提高了强度；

其二，由于螺纹连接部分使钎接的面积增大，提高了密封性。

实践证明：机械连接与钎焊结合焊接重要部件实用可行。

6.4 机械连接加TIG的自熔焊接

8357所制造某部件，图纸设计要求机械连接并加TIG的自熔。老梁找我说：同一个人，同一种焊接方法；怎么有的焊接质量很好，有的就出现裂纹？

解决方法：

经了解，在装配中有的机械连接紧密，有的机械连接松动。我说：机械连接松动加上TIG自熔，就相当于做小铁研热胀冷缩实验。肯定出现焊接裂纹。

实践证明：机械连接加TIG的自熔焊接方法，必须机械连接紧密；不能有间隙，有松动，否则会出现焊接裂纹。

类型:7·探索与多学科交叉的焊接（刑事侦查、火灾调查、司法鉴定等等此次简略）

众所周知：焊接技术应用范围很广，不但涉及到各个行业领域还涉及到各个学科。例如：

7.1 光电学（全天候太阳能储能多用焊机）获法国列宾竞赛金奖

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P140。

7.2 热力学（铝合金散热器）获美国新技术新产品金奖

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P115。

7.3 电磁学（磁化管道焊接、电子屏蔽间的焊接）

解决方法：

见《探索焊接王国》第一册中P59。

7.4 电学（提高焊缝的导电率）

解决方法：

ⅰ、改变焊缝金属的化学成分：在焊条中添加导电性能更好的元素，通过异质变质处理；提高电导率。

ⅱ、将铝合金硅镁树枝状脆性组织通过焊接方法将其调整为细小等轴晶和细小柱状晶的混合晶态，通过调整焊缝组织，提高电导率。

ⅲ、增加内衬管或垫板和提高焊缝加强高，加大导电截面积；提高电导率。

这已成功应用在送变电超高压、特高压电站，同我国的高铁一样；远远超过欧美日，位居世界第一。

通过细化焊缝晶粒和改变焊缝金相组织来提高铝母线焊缝的电导率。

通过焊接实现了经典电学创新。

7.5 光学（光聚一条线段）

解决方法：通过焊接结构设计，达到目的。

获得美国爱迪生金质勋章，达到国际领先水平。

7.6医学（视网膜、人工骨关节的焊接）

解决方法：

已成功采用激光、TIG焊接方法解决。

7.7力学（V形物体在平面上一点固定·永恒不倒）

1995年，世乒赛前，在天津市体育中心广场。用焊接方法制做《永恒》工艺造型，高度为8.4米，宽度为8.4米，厚度为4.8米，由5个代表奥运五彩、外观尺寸大小不等的正四方体金属呈V形焊接而成。特别是根部呈V形的四棱角，把13吨的金属物体重量作用在1个支点上。无论在哪个角度看它，都觉得不平衡，都觉得倾斜要倒。

经典力学（工程力学、建筑力学、结构力学）理论：三点固定一个平面，具有良好的稳定性。可是，根部呈V形的《永恒》工艺造型必须一点固定。怎么办？众所周知，物体的常用连接方法有三种：机械连接、焊接和粘接。这13吨重的V形物体一点固定在平面上，采用机械连接不可能，采用粘接也不可能。

我们采用焊接方法实现这么重的V形物体《永恒》工艺造型一点固定在平面上，并且做到：1.物体的重心、中心、型心垂直于一条线，保证其平衡；

2.其根部强度大于外力，保证其稳定。

这样，即使物体头重脚轻也能够保证物体的平衡和稳定。

结论：

经历了17年风霜雨雪的考验，一点固定·永恒不倒。被称为：奇迹！被公认为经典力学的创新。并且，获得了国家专利局、中国发明协会金奖。

1995年世乒赛中国队包揽了7项金牌，我即兴填词一首《沁园春·永恒》。

……场外永恒多娇？

引各路专家驻足瞧！

红、绿、蓝、黑、黄，

奥运五彩；

雄鸡独立，

惟妙惟肖。

一点固定，

永恒不倒；

创造奇迹水平超！

环球绕，

历数各建筑；

独领风骚！

中国焊接奠基人潘际銮教授对我讲述焊接史

中科院院士潘际銮教授向我们传授科技创新经验

踏莎行·挑战不可能

物体连接，

包罗万物。

春秋文物能陈述。

青铜锻焊水平高，

《天工开物》都编入。（注）

五彩斑斓，

焊花飞舞。

科技创新跨难度。

敢于挑战不可能，

遇难常有仙人助。

注：《天工开物》由明朝著名科学家宋应星编著，里面记载了我国早在春秋时代就有青铜器的锻焊应用；出土文物也证明了这一点。