多股絞合焊絲對傳統的焊絲———實(shí)心單絲或藥芯焊絲產(chǎn)品而言，無(wú)論從電?。鄢靥卣骱腿鄣芜^(guò)渡形態(tài)，還是焊絲成分設計、制造到焊接工藝的“控形”與“控性”，都得到了全面的提升及拓展，顯著(zhù)地提高了焊接生產(chǎn)效率。因此，多股焊絲的出現，不僅是一種全新理念的新型焊接材料，更是焊接技術(shù)走向材料－裝備－工藝一體化的重大進(jìn)步，是當前焊接技術(shù)與制造域的一個(gè)創(chuàng )新和跨越。

                        前   言

多股焊絲是一種新型結構的熔化極焊接材料， 其結構的概念在2009 年由中國礦業(yè)大學(xué)高頂教授首先提出［1］， 并把專(zhuān)利權轉讓給江蘇聯(lián)捷焊業(yè)科技有限公司進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應用。通過(guò)近年來(lái)對機理分析與深度研發(fā)， 引伸出了以“多股復合焊絲” 為核心的包含了焊接材料、焊絲結構、捻絲裝備、弧焊電源以及特種工藝開(kāi)發(fā)等多項發(fā)明專(zhuān)利相對于傳統實(shí)心單絲或藥芯焊絲產(chǎn)品而言， 多股焊絲無(wú)論在電?。鄣芜^(guò)渡特征以及熔池流動(dòng)形態(tài)方面， 還是焊絲產(chǎn)品合金成分設計制造到焊接工藝對熔寬、熔深、堆高的可控性， 都得到了全面的提升及拓展， 極大地提高了熔化極電弧焊的熔敷效率和接頭性能， 尤其為當前機器人、自動(dòng)化焊接生產(chǎn)的高品質(zhì)、高效化的緊迫需求提供了一種全新理念的新型焊材產(chǎn)品。
本文對多股焊絲的結構特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)、電弧能量分布機理以及適用領(lǐng)域等方面作一簡(jiǎn)要闡述， 為進(jìn)一步發(fā)掘該項發(fā)明及其工業(yè)化應用的潛在能力， 促進(jìn)這一創(chuàng )新成果的推廣和工藝水平提高而繼續努力。
                       結構特點(diǎn)         

多股焊絲的突出特點(diǎn)是其結構的可設計性， 能根據焊接對象的需要實(shí)現“量身定做”。多股焊絲的結構設計要素主要有6 個(gè)方面， 即多絲的直徑選擇、中心與外圍絲的分配、焊絲的成分調控、焊絲捻距、絞合方向及焊絲組合數的確定。

是多股焊絲的結構示例， 可見(jiàn)該類(lèi)焊絲經(jīng)不同組合設計能獲得巨大的工藝與性能空間。圖2 是多股焊絲組合示意圖，其原理是實(shí)心焊絲與藥芯焊絲的定量搭配。

采用各種結構和各種材料的組合， 多股焊絲與傳統的單絲相比， 其優(yōu)勢有以下3 個(gè)方面： （1） 能夠通過(guò)焊絲直徑、分布和捻距的設計而實(shí)現了焊縫熔深和熔寬的可控。根據電弧的導電機理， 對于作為電極的焊絲， 采取減少斑點(diǎn)阻力， 約束電弧的“自由膨脹”， 強化電弧中心區域的“洛倫茲” 電磁合力等措施， 使多絲結構發(fā)揮出“可調控”的優(yōu)勢， 如圖3 所示。
（2） 由于多絲結構， 能根據需要改變某一絲的成分或通過(guò)組合藥芯焊絲， 對焊縫成分作出調整，而傳統的單絲如需改變成分則要通過(guò)熔煉來(lái)完成。多絲結構的這一特點(diǎn)為解決特殊工藝或性能要求提供了快捷有效的途徑。 （3） 不同直徑焊絲的組合和直徑搭配， 能充分利用焊接電弧的能量。較細的“ 輔助” 焊絲具有“熱絲填充” 的效果。從而使熔敷效率提高、熱輸入減小， 尤其適合大規范、高填充、高速度的自動(dòng)化焊接生產(chǎn)。而傳統的單絲， 當其直徑加大后能耗增大， 并導致實(shí)際操作中可盤(pán)繞性、可送絲性變差。                           

                      工藝特點(diǎn)
多股焊絲的結構特點(diǎn)決定了其工藝效果的形式多樣化、可調控性強等特點(diǎn)。 （1） 多股焊絲是由多根外圍單絲圍繞中心絲呈螺旋狀捻合而成， 外部形態(tài)為麻花狀， 捻距如圖4 所示， 根據焊接工藝及焊接材料特性分為左捻和右捻。在焊接過(guò)程中， 多股焊絲的快速送絲焊接熔池自動(dòng)旋轉形成螺旋弧， 起到對熔池的實(shí)時(shí)攪拌作用， 有利于焊縫結晶的細化和焊縫內氣體的逸出。根據不同材料與焊接工藝的要求， 由多股焊絲的結構、捻距、絞合方向等參數來(lái)確定電弧的旋轉方向、旋轉頻率、旋轉幅度以及焊縫的熔深和熔寬。
（2） 多絲電弧的旋轉
 是由機械和電磁兩方面作用的結果，即： 一方面是由于焊絲送進(jìn)時(shí)捻合旋向對電弧的機械旋轉作用；另一方面是多股焊絲端多導電通道對熔池陰極斑點(diǎn)的交替作用，使電磁力、等離子流力對熔池作用的位置形成有規律的改變， 加強了對熔池金屬的攪拌， 并抑制了斑點(diǎn)力對熔滴過(guò)渡的阻礙， 有利于熔滴的均勻過(guò)渡， 形成幾乎無(wú)飛濺的焊接過(guò)程。
（3） 多股焊絲具有多斑點(diǎn)、多熔滴電弧特征。
多斑點(diǎn)的電流導通， 減少了熔滴表面局部的斑點(diǎn)壓力與熔滴的飄移， 從而有利于熔滴的均勻過(guò)渡， 有利于電弧過(guò)程的穩定， 尤其在高速焊接條件下， 具有獨特的優(yōu)勢， 如圖6 所示。應用實(shí)例（1） 大直徑焊絲的MIG/MAG 焊。傳統的熔化極氣保焊選用的焊絲直徑一般在1．6 mm 或以?xún)龋?nbsp;其中一個(gè)重要原因是當焊絲直徑進(jìn)一步增大， 不僅焊接電流過(guò)大， 而且電弧穩定性變差， 熔滴過(guò)渡不均勻，另外， 對準2．0 mm 或其以上的單絲， 其送絲性會(huì )受到各種因素的影響。但對于多股焊絲及其電弧機理的特點(diǎn)， 能發(fā)揮其在結構和工藝的兩個(gè)優(yōu)勢。圖7 是采用準2．4 mm 多股焊絲單層角焊縫手工焊的效果， 焊接電流420 A， 電弧電壓30 V， 焊接速度約280 mm/min。由于熔覆率的顯著(zhù)提高， 其熱輸入當量甚至小于準2．0 mm 單絲的。這一實(shí)例證明了為該種焊絲在機器人自動(dòng)化高效焊接的推廣應用提供了更大的空間。
（2） 堆焊是一種重要的表面改性方法， 其工藝特點(diǎn)是要求高熔敷率和低稀釋率， 廣泛應用于石油化工、能源工業(yè)領(lǐng)域壓力容器、反應器、塔器、換熱器等設備。圖8 是采用309LMo 不銹鋼多絲藥芯焊絲氣保焊焊接的效果， 堆焊時(shí)用2 把焊槍平行施焊，焊道成形寬為50 mm， 熔深2~2．5 mm， 堆焊層厚2．5~3 mm， 焊接速度260 mm/min， 保護氣體是純CO2。與目前較多采用的帶極堆焊或與單絲MIG/MAG 焊、絲極埋弧焊等工藝相比， 具有熱輸入、熔覆率高、堆焊金屬化學(xué)成分均勻、組織和性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)， 尤其是使堆焊成本顯著(zhù)降低， 僅為目前同寬度帶極堆焊總成本的20％ 左右， 具有極好的應用和推廣前景。


                         結   論

（1） 多股焊絲是把單絲絞捻成螺旋形多股絲，能通過(guò)對多股結構的設計， 提供多種新的焊接工藝效果， 促進(jìn)了對傳統的焊接材料與工藝的更新?lián)Q代。目前的產(chǎn)品包括： 氣體保護實(shí)心多股焊絲、氣體保護多股藥芯焊絲、多股藥芯自保護焊絲、多股埋弧焊焊絲、混合材料的多股絞合焊絲等。

 （2） 多股絞合焊絲的應用范圍和行業(yè)包括： 鋼結構、管道、造船、鍋爐壓力容器、重工、工程機械、煤機、耐磨堆焊及海工石油等行業(yè)， 其效益的提升表現為： 多股焊絲在同等焊接工藝要求條件下，替代傳統的埋弧焊等工藝， 實(shí)現了焊接生產(chǎn)效率的提升， 熱輸入減小， 適應了機器人或自動(dòng)化焊接的高效化需求， 并促進(jìn)了弧焊技術(shù)走向“ 控形” 和“控性” 的新階段。