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电渣焊是一种用电流通过熔渣而产生的电阻热作为电源的熔化焊接方法,于20世纪40年代后期由苏联巴顿电焊研究所发明。年,苏联最先将电渣焊技术用于工业生产。在新中国焊接事业的开创初期(即20世纪50年代),电渣焊技术传入中国,在五六十年代为我国工业建设作出了巨大贡献,至今在一些领域继续发挥着作用。
《机械工人》是最早宣传推广电渣焊技术的科技期刊之一,对电渣焊的生产实践经验进行了半个多世纪的持续报道。在本文中,我们将回顾新中国金属加工史中辉煌的电渣焊这一页。
向电渣焊进军
我国引进并推广电渣焊技术与当时的国家建设需要是分不开的。年6月,第一机械工业部在哈尔滨工业大学召开“第一次全国焊接专业会议”,会议决议指出:
机械工业的发展对焊接工作已经提出日益增长的要求。一两年来焊接的应用由修补零件和制造不重要的结构转入制造若干重要的和大型的产品。焊接工作的基础原来很差……必须努力学习与推广苏联先进经验,掌握新技术,改变焊接生产中技术水平落后的现状,才能适应国家建设的需要。(潘际銮:《中国焊接事业发展历程》,中国焊接学会,)
年初,哈尔滨锅炉厂应用电渣焊技术焊接锅炉锅筒筒体纵缝,成为我国最先引进电渣焊设备和技术的企业。
《机械工人(热加工)》年第10期第一篇文章《向电渣焊进军》(见图1)说道:
随着冶金、电力等工业的飞跃发展和机械工业武装自己的需要,重型机器需要量很大,如果只靠少数有大型铸锻设备的工厂来提供大型铸锻件是不可能的。电渣焊是“化大为小,并小成大”的一种非常有效的、新的焊接工艺,是一项多快好省、自力更生解决大型铸锻件不足的好办法。
该文介绍了电渣焊的原理及电渣焊方法等,以及新中国建厂最早的电焊机制造厂——上海电焊机厂年末试制的电渣焊机。
后来,《机械工人(热加工)》编辑部邀请哈尔滨锅炉厂的方卫民工程师撰写《谈电渣焊(上、下)》(热加工年第5期),较为详细地介绍了电渣焊的基本原理、焊接工艺过程、电渣焊设备以及板极电渣焊、熔化嘴电渣焊和手工电渣焊等应用方式等。
此后,全国掀起电渣焊热潮并延续两三年,其间焊接完成了一批冶金、发电、锻压方面急需的产品,如水轮机转子、主轴、轧机机架及水压机立柱等。
哈焊所、哈工大焊接专业的重要贡献
哈尔滨工业大学(以下简称“哈工大”)是中国焊接专业的发源地,是中国焊接事业的起点。年成立的哈尔滨焊接研究所(当时称第一机械工业部焊接研究所,以下简称“哈焊所”)是中国焊接技术的主要研发基地。
20世纪五六十年代,哈焊所和哈工大焊接专业在推广电渣焊技术方面起到了重要作用。
武汉大学章应霖教授20世纪五六十年代在哈焊所工作,他向《机械工人》杂志记者回忆道:年秋,在第一机械工业部领导的推动下,哈焊所组织技术人员自制装置突击试验,初步掌握了电渣焊技术。后来刘鼎部长还视察了突击试验的成果。当年9月,第一机械工业部在哈尔滨举办第一期电渣焊技术训练班。10月,哈焊所会同哈工大的师生组成推广队分别到全国各地作示范推广。此后不久就有不少厂和技术人员提出使用电渣焊解决当前困难的设想和要求。年冬,在哈尔滨召开了全国电渣焊专业会议总结经验,进一步对该技术加以推广。
哈焊所和哈工大有关人员也在杂志上介绍了手工电渣焊技术在焊补灰铸铁件和球墨铸铁件上的应用,如《手工电渣焊在焊补灰口铸铁件上的应用》、《用手工电渣焊焊补球墨铸铁件》(热加工年第5期)等文章。
清华大学与石景山钢铁厂的合作
年,清华大学与石景山钢铁厂应用电渣焊焊接轧机机架,这是电渣焊在冶金行业最早的重要应用案例之一。《机械工人》记者年9月曾赴清华大学焊接馆采访了当年这一项目的主持人潘际銮院士。据潘院士回忆道,年11月中旬,清华大学与石景山钢铁厂合作,并在第一机械工业部机械制造与工艺科学院研究院、冶金工业部建筑科学研究院的参加下,成功地完成了用板极电渣焊焊接轨梁轧钢机架。这项工作在当时无论从焊接断面大小、工作组织规模以及试验的分量来说,都是国内空前的(见图2)。
清华大学焊接教研组撰写了《轨梁轧钢机机架的电渣焊》(见图3a),发表在《清华大学学报》年2月第6卷第1期上。石景山钢铁厂则撰写了《化大为小以小拼大——φ轧钢机机架的分块铸造》(见图3b),发表在热加工年第2期上。两篇文章基本同时刊发,但各有侧重。
万吨水压机与电渣焊
我国电渣焊最具代表性的应用是20世纪五六十年代万吨水压机的研制,机械工程技术专家刘鼎和沈鸿在其中发挥了重要作用,关于这些方面,参见本书中的《“南沈北刘”与万吨水压机》。在这里,仅作两点补充。
其一,随着万吨水压机的研制,培养了许多电渣焊专家,比如江南造船厂着名的技术工人唐应斌就是其中的杰出代表。年,国际焊接学会正式接纳我国为会员。翌年,我国第一次正式参加国际焊接学术会议。据潘际銮院士向《机械工人》记者介绍,我国首次向国际焊接学会提交的论文有三篇,其中唐应斌、宋大有的《电渣焊在t锻造水压机中的应用》是宣读的唯一一篇,得到一致好评。
其二,《机械工人》还继续 “南唐北梁”——电渣焊生产实践经验
《机械工人》特别注意报道金属加工领域的生产实践经验,这是本刊与众不同的办刊特色之一。以上,我们已经提到了江南造船厂的唐应斌。接下来,再介绍一下与唐应斌齐名的哈尔滨锅炉厂的梁彦德。
如前所述,哈尔滨锅炉厂是我国最先引进推广电渣焊技术的企业。20世纪50年代中期,哈锅的梁彦德创造了多项重要的焊接方法和设备,如法兰圈板极电渣焊、深熔焊法及碳弧气刨等,极大地提高了生产效率,为企业的发展作出了重要贡献。热加工以《革新焊接技术的一员闯将——梁彦德优质高产节约全面红》为题(见图4)对他的事迹做了宣传报道,介绍了其法兰圈板极电渣焊的实践经验。
20世纪五六十年代,梁彦德是与唐应斌齐名的焊接能手,被称为“南唐北梁”。年,中国机械工程学会焊接学会成立,“南唐北梁”都被选为中国机械工程学会焊接学会第一届(~)的理事。
当时,《机械工人》推广了全国各地电渣焊的生产实践经验,如北京第一机床厂应用手工电渣焊对大型灰铸铁件进行焊补,武汉重型机床厂铸造分厂电渣焊小组的大型铸铁件的电渣焊补,德阳东方电机厂的大型转轮的管极电渣焊应用,上海锅炉厂研制的移动式电渣焊升降架,首钢改造埋弧焊机用于对12.8t大法兰工件进行电渣焊,第一重型机器厂对轧钢厂t转炉耳轴电渣焊裂纹的分析及处理??从首都到东北,从华东到西南,全国各工业重镇的冶金、发电、重机等行业现场的生产实践经验都得到了充分的推广。
电渣焊在21世纪
随着焊接技术的发展,20世纪70年代后,电渣焊在大多数领域被窄间隙埋弧焊或气体保护焊替代。关于这点,武汉大学章应霖教授在回答《机械工人》记者时说道:“随着低合金高强度结构钢的发展和广泛的应用,以及结构的壁厚减薄,采用电渣焊的必要性和迫切性随之降低。另一方面,用电渣焊焊接的构件必须进行正火热处理,有时不适应于某些合金钢材的要求。”关于电渣焊技术的应用现状,章应霖指出,“在现在的技术水平下,我认为用电渣焊这种方法拼焊制造特大型铸件毛坯还是可取的,在需要的条件下此工艺也还是制造大型碳素钢构件的一种选择。此外,这种工艺的变异应用——电渣重熔是制造高性能重要部件毛坯的重要实用手段。在这方面它具有独特的优势。”
进入21世纪,电渣焊技术仍然发挥着作用,以下举两个例子。
其一,年,中冶天工钢构容器分公司承担世界最大的不锈钢生产基地——太钢万t/a不锈钢扩建工程,其中建筑钢结构的箱形梁(柱)焊接量大,其隔板要求采用熔嘴电渣焊。该公司焊接能手范林绍借鉴《机械工人》以前刊登的有关电渣焊实践经验,成功地完成了这一任务。范绍林年被中冶冶金科工集团命名为焊接首席技师。他回忆说,自年工作,自己在长期工作实践中一直受益于《机械工人》刊登的焊接工艺方法和实践经验(范绍林:《〈机械工人〉助我成长》,热加工年第10期)。范绍林既受益于本刊,又将在该项工程中的实践经验撰文《建筑钢结构箱形钢梁(柱)隔板熔嘴电渣焊工艺方法》在热加工年第7期发表,该项成果还申报了中冶集团公司工法。
其二,据年北京奥运会主会场“鸟巢”钢结构分部副总工程师戴为志在接受本刊记者采访时介绍,代表了当今建筑钢结构焊接技术发展趋势的“鸟巢”工程,主要采用了6种焊接方法——焊条电弧焊、埋弧焊、CO2实芯焊丝气体保护焊、CO2药芯焊丝气体保护焊、电渣焊和栓钉焊,其中电渣焊主要用于BOX构件筋板的焊接(于淑香、张淑杰:《访“鸟巢”钢结构分部副总工程师戴为志》,热加工年第10期)。
在新中国焊接事业的发展历程中,电渣焊技术曾经发挥了重要的作用,这是我们金属加工人永志不忘的。
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