波形參數(shù)對(duì)高速CMT焊接穩(wěn)定性及焊縫成形影響的研究.pdf

1、冷金屬過渡焊（Cold metal transfer welding，CMT焊）是一種新型的焊接技術(shù)，為薄板高速焊提供了良好的解決方案。在其他學(xué)者工作的基礎(chǔ)上，本文研究了CMT焊電流波形參數(shù)對(duì)焊接穩(wěn)定性特別是高速CMT焊穩(wěn)定性和焊縫成形的影響，對(duì)于認(rèn)識(shí)CMT焊的物理過程、擴(kuò)大焊接工藝窗口、提高焊接生產(chǎn)效率具有重要意義。
　　本實(shí)驗(yàn)采用背光陰影法對(duì)焊接過程熔滴過渡、電弧、熔池進(jìn)行拍攝并同步采集了焊接電參數(shù)，針對(duì)CMT焊電流波形，特別

2、是峰值電流Ib和峰值持續(xù)時(shí)間tb展開了一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明峰值持續(xù)時(shí)間tb能夠顯著影響熔滴重量（熔滴尺寸）、過渡頻率、電弧能量分布和焊縫成形，而電流峰值大小Ib對(duì)上述參量的影響較小。采用概率統(tǒng)計(jì)的方法，分析了上述兩個(gè)波形參數(shù)對(duì)CMT焊接過程中各個(gè)階段持續(xù)時(shí)間概率分布的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)當(dāng)tb設(shè)定為1.6～3.6ms時(shí)能夠獲得穩(wěn)定的焊接過程;低于或高于這個(gè)范圍，焊接過程不穩(wěn)定，出現(xiàn)異常長(zhǎng)或異常短的短路過程。結(jié)合熔滴過渡圖像和相應(yīng)的電參數(shù)，

3、分析了異常的CMT短路過程，指出tb較小時(shí)，液態(tài)金屬溫度低，粘度大，液態(tài)金屬粘連在焊絲上，使液態(tài)小橋拉斷困難，導(dǎo)致異常長(zhǎng)的短路過程;tb較大時(shí)，熔滴尺寸大，需要過渡到熔池中的金屬量增多，使短路過程過長(zhǎng)，而此時(shí)的瞬態(tài)短路現(xiàn)象使短路過程異常短。
　　設(shè)計(jì)了焊接工藝正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同平均送絲速度下高速CMT焊波形參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;采用綜合分析法，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明峰值送絲速度對(duì)焊縫成形的影響最大，Ib的影響最小。優(yōu)化了工藝參

4、數(shù)，最高焊速可達(dá)2.1m·min-1。結(jié)合焊接過程各個(gè)階段持續(xù)時(shí)間的概率分布和U-I相圖分析了波形參數(shù)對(duì)焊接穩(wěn)定性的影響，通過焊接過程熔滴過渡圖像，分析了高速CMT焊過程特有的“粘絲”現(xiàn)象，峰值送絲速度過快、熔池穩(wěn)定低，高速焊下熔滴后拖是“粘絲”產(chǎn)生的原因。
　　提高熔池溫度、加快焊絲熔化能夠抑制甚至消除CMT高速焊“粘絲”現(xiàn)象，因而提出了外加熱源輔助的CMT復(fù)合焊的策略，初步探討了CMT+STT、CMT+GMAW-S復(fù)合焊的可能