超薄铝合金CMT焊接电弧特性及工艺研究

发布时间：2017-10-02 12:36

  本文关键词：超薄铝合金CMT焊接电弧特性及工艺研究

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【摘要】：薄板铝合金由于导热快、线膨胀系数大、易氧化的特点,在使用传统MIG焊接方法进行焊接时,会出现焊接变形大、气孔、焊穿等缺陷。对于0.5mm以下超薄铝合金,使用TIG、激光焊、微弧等离子等焊接方法均难以获得良好的焊缝成形。CMT焊接技术具有低能量热输入和电弧稳定的特点,适合超薄铝合金高效、高质量焊接。目前对CMT焊接技术的研究主要以1mm以上薄板的焊接和CMT异种金属熔钎焊为主,对超薄铝合金的CMT焊接工艺鲜有相关研究。本文在对国内外CMT焊接技术文献阅读的基础上,结合TPS2700 CMT焊机和KUKA KR16焊接机器人,建立了CMT自动焊接系统。以0.3mm超薄铝合金为试验材料进行了焊接试验。借助高速摄像机、汉诺威焊接质量分析仪建立了CMT焊接电弧信号采集系统,研究了CMT的燃弧前期电流、燃弧后期电流、短路后期电流三项电参数对CMT电弧形态、电弧电压概率密度分布的影响规律,掌握了CMT波形控制的机理。研究表明:适当降低燃弧前期电流可以降低焊接电弧能量,然而焊接电弧能量不足,使焊接电弧稳定性降低,导致焊缝成形较差。燃弧后期电流对CMT焊接热输入起补充作用,在燃弧前期电流一定的条件下,提高燃弧后期电流可提高焊接过程稳定性,然而燃弧后期电流过大,会导致燃弧后期开始阶段电弧出现过冲现象,造成焊缝成形较差。短路后期电流影响燃弧阶段初期电弧能量,由于电流的惯性效应,短路后期电流过大会导致燃弧开始阶段的电弧能量过高。在自行设计的超薄铝合金焊接波形中,燃弧前期电流维持在较低水平,保证焊接过程较低的能量输入。适当提高燃弧后期电流,在保证良好焊缝成形的基础上,补充了焊接热输入。设置燃弧后期电流低于40A,避免了由于电流惯性效应导致的燃弧初期焊缝成形较差的问题。通过对电弧形态和电弧电压概率密度分布进行分析,表明自行设计的CMT焊接波形满足低焊接热输入和焊接电弧稳定的双向要求。在焊接速度为1.1m/min,燃弧前期电流为8A,燃弧后期电流为40A,短路后期电流为30A时,成功实现了0.3mm超薄铝合金良好的焊缝成形。
【关键词】：CMT冷金属过渡 电弧特性 超薄铝合金 焊接工艺 波形控制
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.14
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 低热输入焊接方法的研究现状8-16
• 1.1.1 STT焊接技术8-9
• 1.1.2 ColdArc焊接技术9-10
• 1.1.3 Cold Process焊接技术10-11
• 1.1.4 AC-CBT焊接技术11
• 1.1.5 NLEI焊接技术11-12
• 1.1.6 CMT焊接技术12-16
• 1.2 CMT焊接的研究现状16-18
• 1.3 课题研究的意义18-19
• 1.4 本课题的主要内容19-20
• 第二章 试验设备及材料20-28
• 2.1 自动焊接系统的建立20-24
• 2.1.1 CMT焊接电源及主电路控制系统20-21
• 2.1.2 RCU5000i焊接控制器21-22
• 2.1.3 CMT缓冲器与焊枪22-23
• 2.1.4 KUKA焊接机器人23-24
• 2.2 焊接电弧特性及形态分析系统24-26
• 2.2.1 CMT电信号采集系统24-26
• 2.2.2 CMT电弧形态检测系统26
• 2.3 试验材料26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 超薄铝合金CMT焊接电弧特性28-40
• 3.1 燃弧前期电流对电弧稳定性的影响28-32
• 3.2 燃弧后期电流对电弧稳定性的影响32-37
• 3.3 短路后期电流对电弧稳定性的影响37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 超薄铝合金CMT焊接工艺40-48
• 4.1 焊接速度对焊缝成形的影响40-41
• 4.2 CMT电流对焊缝成形的影响41-45
• 4.2.1 燃弧前期电流对焊缝成形的影响41-42
• 4.2.2 燃弧后期电流对焊缝成形的影响42-44
• 4.2.3 短路后期电流对焊缝成形的影响44-45
• 4.3 超薄铝合金焊接波形设计45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-54
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果54

【共引文献】

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7 朱明;石s，

本文编号：959697