双电弧集成冷丝复合焊中熔滴过渡及焊缝成形机理

发布时间：2019-10-25 14:39

【摘要】：试验搭建了双电弧集成冷丝复合焊系统,研究了不同电参数匹配下的焊接过程.结果表明,两熔化电极在直流模式下的熔滴过渡类型分为三种:短路过渡、短路+大滴过渡和大滴过渡.当电弧电压较低时,过渡类型为短路过渡;随着电压逐渐增加,过渡类型从短路过渡变为短路+大滴的混合型过渡,最终完全变为大滴过渡.其中短路过渡时焊接过程最稳定,飞溅最少,焊缝成形较好.大滴过渡次之,而短路+大滴混合型过渡时焊接过程稳定性及焊缝成形最差.此外,随着电弧电压的增加,熔滴的过渡频率呈先减小后增加的趋势.
【图文】：

第10期向婷，等:双电弧集成冷丝复合焊中熔滴过渡及焊缝成形机理67图1双电弧集成冷丝复合焊焊接系统示意图Fig.1Schematicdiagramoftwin-arcintegratedcoldwirehybridweldingsystem据焊丝所在位置，将两根在前并列引导的焊丝分别定义为引导焊丝1和引导焊丝2，填充焊丝定义为冷丝，并且直接由送丝系统持续送入熔池，主要靠焊接熔池的热量加热熔化．两焊接电源采用相同的预设参数，预设电流为200A，预设电压的变化范围为20～28V．试验时固定两根引导焊丝的预设电流不变，只改变预设电压值．为了观察电弧现象的同时监测电弧电压及焊接电流数值，焊接过程中使用高速摄像及电信号采集系统进行同步监测．如图1所示，高速摄像的拍摄位置垂直于引导焊丝2和冷丝构成的连线，背光灯的位置放在引导焊丝1的后方，因此，图2所示的高速摄像图片实际上是三根焊丝在背光灯平面上的正面投影，从左向右，三根焊丝依次为引导焊丝2、引导焊丝1和冷丝．图2高速摄像下三根焊丝的位置关系Fig.2Positionalrelationshipofthreewiresinhigh-speedcamera2试验结果与分析2．1三种熔滴过渡形式实际焊接时，通过改变不同的电压和电流预设值，可以将焊接过程中的熔滴过渡类型分为三种，分别是短路过渡、短路+大滴过渡和大滴过渡．且随着电弧电压的增加，熔滴的过渡类型从短路过渡变为短路+大滴过渡，最终变为大滴过渡．选取预设电流为200A时，预设电压分别为20，24和28V为例，分别阐述这三种熔滴过渡类型．当预设电压为20V时，发生短路过渡，其电信号和高速摄像结果如图3所示．此时，由于电弧电压较低，弧长较短，因而过渡类型为短路过渡，且熔滴过渡过程很稳定，飞溅较少．图3短路过渡时的电信号及高速摄像照片Fig.3Electricsignalsandhigh-speedphotogr

位置，将两根在前并列引导的焊丝分别定义为引导焊丝1和引导焊丝2，填充焊丝定义为冷丝，并且直接由送丝系统持续送入熔池，主要靠焊接熔池的热量加热熔化．两焊接电源采用相同的预设参数，预设电流为200A，预设电压的变化范围为20～28V．试验时固定两根引导焊丝的预设电流不变，只改变预设电压值．为了观察电弧现象的同时监测电弧电压及焊接电流数值，焊接过程中使用高速摄像及电信号采集系统进行同步监测．如图1所示，高速摄像的拍摄位置垂直于引导焊丝2和冷丝构成的连线，背光灯的位置放在引导焊丝1的后方，因此，图2所示的高速摄像图片实际上是三根焊丝在背光灯平面上的正面投影，从左向右，三根焊丝依次为引导焊丝2、引导焊丝1和冷丝．图2高速摄像下三根焊丝的位置关系Fig.2Positionalrelationshipofthreewiresinhigh-speedcamera2试验结果与分析2．1三种熔滴过渡形式实际焊接时，通过改变不同的电压和电流预设值，可以将焊接过程中的熔滴过渡类型分为三种，分别是短路过渡、短路+大滴过渡和大滴过渡．且随着电弧电压的增加，熔滴的过渡类型从短路过渡变为短路+大滴过渡，最终变为大滴过渡．选取预设电流为200A时，预设电压分别为20，24和28V为例，分别阐述这三种熔滴过渡类型．当预设电压为20V时，发生短路过渡，其电信号和高速摄像结果如图3所示．此时，由于电弧电压较低，，弧长较短，因而过渡类型为短路过渡，且熔滴过渡过程很稳定，飞溅较少．图3短路过渡时的电信号及高速摄像照片Fig.3Electricsignalsandhigh-speedphotographsofshort-circuitingtransfer在t=1370ms时，引导焊丝2末端熔化形成熔滴，随着焊丝的继续送进，在t=1373ms时，焊丝端部的熔滴接触熔池，电弧熄灭，电弧电压急剧下降，
【作者单位】： 天津大学天津市现代连接技术重点实验室;天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51475325) 天津市应用基础与前沿技术研究计划资助项目(14JCYBJC19100)
【分类号】：TG40

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