鋁合金脈沖調(diào)制變極性TIG焊設(shè)備與工藝研究.pdf

1、鋁及其合金由于具有比重小、強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在航空、航天、核能以及軍事工業(yè)等各個領(lǐng)域。脈沖調(diào)制VPTIG(PVPTIG)焊接工藝作為近年來發(fā)展起來的一種新型焊接方法，較其它焊接方法有著較大的優(yōu)勢，和廣泛的應(yīng)用前景。該焊接工藝除了可以降低鎢極燒損，提高焊接電弧穩(wěn)定性外，低頻脈沖調(diào)制產(chǎn)生的斷續(xù)電弧力對熔池進(jìn)行沖刷，可以減少氣孔、控制焊縫結(jié)晶過程及焊縫成形；高頻脈沖調(diào)制在保證電弧力的基礎(chǔ)上降低電弧能量密度，減小電弧籠罩的面

2、積，可以進(jìn)一步減小焊縫寬度，減小熱影響區(qū)的軟化程度，提高焊縫的拉伸強(qiáng)度和延伸率。因此，脈沖調(diào)制VPTIG(PVPTIG)焊接工藝是一種適合于航空、航天領(lǐng)域重要鋁合金構(gòu)件焊接的方法。 本文建立了一個鋁合金脈沖調(diào)制VPTIG(PVPTIG)焊接系統(tǒng)，包括焊接電源、焊接工作臺行走機(jī)構(gòu)及送絲機(jī)構(gòu)等。焊接電源是以MSP430F449單片機(jī)為控制核心的雙逆變焊接電源，其工作穩(wěn)定性好、可靠性高，輸出電流的正、反極性時間、幅值分別獨(dú)立可調(diào)，用軟

3、件程序可以方便的實(shí)現(xiàn)低、高頻脈沖調(diào)制變極性電流波形的輸出。送絲機(jī)構(gòu)送絲速度穩(wěn)定、并且具有焊絲回抽功能，可有效地防止焊絲粘板現(xiàn)象的發(fā)生，保證了焊接過程的穩(wěn)定性。焊接工作臺行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，速度調(diào)節(jié)方便，并且有行程限位、正反轉(zhuǎn)等功能。焊接過程中可實(shí)現(xiàn)焊接電源、送絲機(jī)和焊接工作臺的程序時序控制，初步實(shí)現(xiàn)了焊接過程的自動化控制，為焊接工藝的研究建立了可靠、穩(wěn)定、實(shí)用的焊接系統(tǒng)平臺。 本文采用高速攝像機(jī)、記憶示波器等測試分析儀器，對

4、VPTIG電弧電學(xué)特性、熱學(xué)特性及力學(xué)特性進(jìn)行了分析和規(guī)律總結(jié)。VPTIG電弧電學(xué)特性和熱學(xué)特性的分析為鋁合金VPTIG的焊接工藝提供了強(qiáng)有力的理論支持。即VPTIG焊時，減少DCEP時間，增大DCEP電流值，即保證了必要的氧化膜清理效果又最大限度的減少了鎢極的燒損，提高了焊接過程的穩(wěn)定性，保證了焊接質(zhì)量的提高。VPTIG電弧力學(xué)特性的分析與研究為鋁合金脈沖調(diào)制VPTIG(PVPTIG)的焊接工藝提供了理論支持與指導(dǎo)。將脈沖電流調(diào)制功能

5、和變極性功能互相結(jié)合，低頻脈沖調(diào)制產(chǎn)生的斷續(xù)電弧力對熔池進(jìn)行沖刷，可以減少氣孔、控制焊縫結(jié)晶過程及焊縫成形；高頻脈沖調(diào)制在保證電弧力的基礎(chǔ)上降低電弧能量密度，減小電弧籠罩的面積，可以進(jìn)一步減小焊縫寬度，減小熱影響區(qū)的軟化程度，提高焊縫的拉伸強(qiáng)度和延伸率。在此基礎(chǔ)上，對VPTIG電弧穩(wěn)定性及其穩(wěn)弧措施進(jìn)行了研究。 本文以自制的焊接系統(tǒng)為硬件平臺，以所總結(jié)出的電弧特性規(guī)律為理論依據(jù)，通過大量的工藝試驗(yàn)，總結(jié)出了鋁合金脈沖調(diào)制VPTI