“该系统运行良好，”Elliott说，“我把这归功于电线的良好光洁度，以及电力系统和电线馈线控制过程的速度。"

铝制船只正在进入美国海军舰队。虽然修理水面上的钢壳船并不是什么新鲜事，但使用铝制船体的工作面临着更大的挑战。干坞难道不会减轻铝焊接过程吗?是的，它会，但随着全球范围的扩大，美国海军舰艇几乎可以到达地球上的任何地方，附近很少有干船坞。

此外，干坞过程严重破坏了海军复杂的部署计划，作为作战机器，海军及其舰船必须随时准备就绪。成本是另一个考虑因素，因为在进行维护和维修时，干坞比保持在水中要昂贵得多。

随着干坞目前作为铝壳船焊接修理的唯一选择，海军正在寻找新的解决方案。它可能已经发现了一种有前途的新技术:高压室水下铝气体金属电弧焊(GMAW)。

菲尼克斯国际公司代表美国海军在路易斯安那州的河口Vista进行了测试，第三方审计机构对测试结果进行了验证。最终，凤凰国际的程序必须通过三个高压铝焊接试验:5083合金与自身焊接，5083合金与6000系列合金焊接;一个6000系列的合金焊接到另一个6000系列。该项目得到了克利夫兰林肯电气公司(Lincoln Electric Co.)提供的设备和耗材的巨大帮助，并得到了林肯电气技术支持的支持。

出于紧迫感
全铝美国海军濒海战斗舰(LCS-2s)于2009年开始服役，迫切需要开发可靠的、认证的水下铝焊接工艺。

“棒焊，或保护金属电弧焊，对铝的效果不好，所以我们必须开发一种GMAW程序来进行水下干室铝焊接修复，”海军海上系统司令部的水下船舶管理/水下焊接项目经理、美国海军打捞和潜水主管Justin Pollack解释道。

总部位于马里兰州Largo的Phoenix International公司在过去15年里一直持有海军的潜水服务合同，该公司已经与海军合作开发了一种新工艺超过两年，目前正在进行试验。林肯与凤凰国际在这个项目上密切合作，提供功率波®S350焊机和Power Feed®25M送丝器，以及林肯Electric SuperGlaze®5556 3/64英寸。直径的钢丝。powerwave焊机和Power Feed馈电装置位于陆地水面以上，与位于水下24英尺的高压氧舱中50英尺的推拉焊枪电缆相连。

水下铝焊接是一个棘手的问题
一般认为铝比钢更难焊接。例如，铝的高导热性和低熔点很容易导致烧穿和翘曲问题，如果不遵循适当的程序。铝的高导热性意味着该材料倾向于充当散热片，使熔合和穿透更加困难。

从化学组成上看，铝在液态状态下对氢原子的最大溶解度较高，在凝固点处溶解度较低。这意味着，即使是少量的氢溶解在液态焊接金属中，也会随着铝的凝固和气孔的发生而逃逸，这是焊接过程中一个很大的问题。

虽然在陆地上焊接铝会带来许多挑战，但在海底环境下焊接将大大复杂化这一过程。“孔隙度是铝的主要问题，”波拉克说。

在新工艺开发的早期，在表面进行的铝焊接通过了x射线测试，但当在水中进行相同的工艺时，“我们得到了大量的孔隙，”波拉克解释说。“我们意识到我们必须控制环境。焊工在水周围工作，所以湿度是个问题，因为他们在深度工作，压力会增加。”

凤凰国际(Phoenix International)的焊接经理肯•埃利奥特(Ken Elliott)也对压力表示担忧。他说:“在水下，干燥的环境，如高压氧舱，压力会升高，而升高的压力会找到任何途径恢复到环境压力。”“栖息地环境正在试图逃离。即使通过电线导管和电线本身之间的小空间，压力也会试图逃逸到表面，带走污染物。”

考虑到压力的变化，栖息地大气中的杂质，包括水分，可以进入焊缝，污染焊缝，导致孔隙，这将大大削弱焊接接头。除此之外，高压舱内的水下焊接也存在一系列挑战。

“高压氧舱，也被称为栖息地，大约6英尺高，4英尺宽，5英尺深，”凤凰国际公司的焊工/潜水员内森·马丁解释说。“我们在23英尺深的水中焊接，周围的一切都是普通焊工能有的。在室内，我们更清楚地知道如何保持工作区域的清洁。我们被软管和导线覆盖，必须确保我们能做出必要的身体动作来舒适地焊接，所以我们在实际焊接之前进行了练习。”

马丁在凤凰国际的同事、商业焊工/潜水员惠特尼·埃尔戈特(Whitney Ehrgott)也同意这一观点，她也学会了依靠视觉以外的感官来制造合适的焊缝。

“在水下焊接时，我们的能见度会降低，所以我们必须感受和听到焊接过程，这些增强的感觉有助于我们做出更好的焊接。”

正确的流程、程序和设备会让一切变得不同
该工艺和程序经过仔细选择，便于在世界任何地方的重复。因此，研究小组选择了使用100%氩气作为惰性保护气体的程序。埃利奥特解释说:“项目的目标之一是开发一种方法，在世界各地的任何一个剧院修理铝船。”“所以我们想要一个不使用氦气的焊接过程。如果我们不能找到合适的气体组合(在不同的地区，某些气体可能无法使用)，我们就无法修复这艘船。”

根据Elliott的说法，林肯电气的Power Wave S350电源的标准电源模式™先进工艺可以很容易地使用100%的氩惰性气体，同时提供一致的焊接渗透，降低电压输入。功率模式采用输出功率的高速调节，对电弧变化作出快速响应。林肯电气公司的管理人员表示，这样做的结果是提高了GMAW的性能，包括低飞溅、均匀一致的珠状润湿和可控制的渗透。据报道，它在铝和其他合金如硅、青铜和镍合金上具有优良的电弧特性。

将电源和电线接到焊枪上，在这个应用程序中的馈线距离为50英尺，对林肯电气的power Feed 25M馈线和SuperGlaze 5556 /64英寸的馈线有很大的需求。直径线。

埃利奥特解释说:“林肯在电源和电线馈线之间提供了真正100英尺的距离，通过使用一个50英尺的推拉枪，我们可以从需要插入的地方获得巨大的距离，并向实际的电弧供电。”

Elliott继续说道:“此外，我们没有经历过通过50英尺的射孔枪电缆时发生的电线故障。“一根50英尺长的火炮电缆对修复水中的船只至关重要，而50英尺是你可以推拉任何软材料(如铝)的极限距离。”

Elliott报告称，该团队已经完成了平滑的送丝过程，从辊上没有线渣堆积，代表焊接电路最后部分的弹簧接触头也没有过度磨损。林肯电气SuperGlaze铝线在制造过程中受益于专有的线材表面准备，导致极其光滑的表面，抵抗常见的馈线和驱动辊或接触尖端的线材剃须问题。

为了防止栖息地的大气及其湿度和其他污染物污染焊缝，Phoenix团队在不影响设备和消耗性性能的情况下修改了一些系统功能。例如，Elliott报告称，虽然没有办法完全防止栖息地空气及其污染物进入焊接区域，但工作人员已经在系统导管和射孔电缆的各个连接点放置了材料，或封装了焊接引线，以避免不必要的湿气。

“该系统运行良好，”Elliott说，“我把这归功于电线的良好光洁度，以及电力系统和电线馈线控制过程的速度。有了这个阵容，我们可以完美地完成50英尺的推拉。我们没有遇到柱强度下降的情况，也没有遇到射孔枪电缆中任何电线的输送问题。”

可靠性驱动的决策
随着今年春天试验即将完成，海军和凤凰国际的官员已经注意到设备和消耗品的可靠性。

“铝可以在高压氧舱中焊接，但廉价的、最底层的设备无法让我们做到这一点，”Elliott解释道。“在很长一段时间里，林肯电气提供了我们所见过的最好的背景和技术支持，机器能够将一些焊接的细微差别从公式中去除。焊工可以专注于他们的焊道轮廓，而不是考虑他们必须做什么，因为他们的机器不能。诸如电压和电流控制，以及电线伸出长度等因素都会发挥作用，林肯电机非常适合处理这些，并执行一些非常技术性的焊接。”林肯电气先进的功率波焊接电源以极快的切换速度运行，允许快速响应电弧的变化条件。

根据这项研究的有希望的结果，海军已经购买了几个林肯电力电源和电线馈线，以加强和扩大其焊接计划。

波拉克说:“我们的作业相当稳定，我们需要能够在恶劣环境下工作的设备。”事实上，据埃尔戈特说，在过去的六个月里，这些机器每天24小时都在正常运行。

波拉克继续说道:“我们最初选择了林肯电气，因为我们在寻找一家能够帮助支持这个项目的公司。“这给那家公司带来了风险，因为他们不得不让我们先借设备再买。但设备和服务让我们有了今天的成就。我们买了几台机器，包括电源和送线器。”

艾略特同意波拉克的评估。

他说:“焊接设备是实现可重复、100% 1级x射线质量工作的一个巨大因素。”“我们为这个项目选择的林肯电机已经提供了一次又一次的机会。”