鋁合金VPPA平焊工藝及穩(wěn)定性研究.pdf

1、鋁合金的變極性等離子弧焊接方法(VPPA)與其他焊接方法相比,具有能量集中、電弧挺度大、一次穿透深度大、焊后變形小等特點,在不開坡口的情況下能實現(xiàn)單面焊雙面成形,已成功應(yīng)用于航天飛機外儲箱等產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)上,是一種有著廣泛應(yīng)用前景的焊接方法。本文試驗所用設(shè)備包括變極性等離子弧焊接電源、等離子弧焊槍、送絲系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、半自動行走小車、電弧力傳感器以及漢諾威焊接質(zhì)量分析儀等。焊接主電源通過雙逆變技術(shù),輸出恒流外特性。其中一次逆變控制電路通

2、過PWM(定頻率調(diào)脈寬)和PFM(定脈寬調(diào)頻率)聯(lián)合控制方法對主電源的IGBT驅(qū)動進行控制;二次逆變以80C196KC單片機為控制核心,輸出變極性電流。通過單片機程序可獨立調(diào)節(jié)正反極性電流的幅值及正反極性時間比等參數(shù)。本文對3mm和5mm厚鋁板采用VPPA平焊工藝試驗,分析了鋁合金VPPA平焊過程中焊接電流、離子氣流量、變極性頻率等焊接參數(shù)對焊縫成形的影響,在鋁合金VPPA平焊工藝中焊接電流是影響熔池穩(wěn)定存在以及焊縫良好成形的關(guān)鍵因素。

3、離子氣流量、變極性頻率、送絲速度、噴嘴孔徑以及焊接速度等焊接參數(shù)也對熔池的穩(wěn)定存在以及焊縫良好成形有重要的影響。采取合理的工藝參數(shù)及控制措施,建立穩(wěn)定熔池是實現(xiàn)良好焊縫成形的重要前提。經(jīng)過大量試驗獲得3mm和5mm厚鋁板的最佳焊接工藝參數(shù)。本文對鋁合金VPPA平焊的熔池進行受力分析研究,在VPPA平焊過程中電弧推力要比立焊時大得多,再加上平焊時液態(tài)熔池重力的共同作用,使液態(tài)金屬的表面張力很難抵抗這兩個力的合力,難以保持熔池上受力平衡,很

4、容易使焊縫坍塌。因此研究鋁合金VPPA平焊過程穩(wěn)定性顯得尤為重要。鋁合金VPPA平焊過程穩(wěn)定前提是要保證熔池上熱和力的平衡,而電弧力是決定熔池上熱和力平衡的重要因素,并分析了焊接電流、離子氣流量等焊接參數(shù)對電弧力的影響。并重點分析了焊接參數(shù)、送絲裝置以及焊接電源等因素對鋁合金VPPA平焊焊接過程穩(wěn)定性的影響。并運用德國漢諾威質(zhì)量分析議對焊接過程進行實時檢測和分析,一定程度上可以評定焊接過程穩(wěn)定性。測試了鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能,并觀察了