鋁合金雙脈沖VPPA焊接電弧行為及工藝研究.pdf

1、VPPA(Variable Polarity Plasma Arc)焊是一種適合中厚板鋁合金焊接的新型焊接方法，在VPPA中加入高低頻脈沖會進一步發(fā)揮VPPA能量集中、穿透力強等焊接電弧特性。低頻脈沖調(diào)制VPPA電弧周期性地對液態(tài)熔池進行沖刷，可有效抑制氫氣孔的產(chǎn)生，并能控制焊縫結(jié)晶和焊縫成形；高頻脈沖調(diào)制可壓縮電弧、增強電弧穿透力、降低焊接熱輸入以及提高電弧能量密度。降低熱輸入可進一步降低鋁合金焊接過程中焊接接頭的軟化而導(dǎo)致力學(xué)性能下

2、降的現(xiàn)象。因此研究脈沖VPPA焊接機理及工藝具有較大的理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　建立了高強鋁合金雙脈沖調(diào)制VPPA焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由脈沖調(diào)制VPPA焊接電源、立焊焊接工作臺、VPPA焊接專用脈沖送絲機和冷卻系統(tǒng)組成。雙逆變焊接電源的控制核心為 MSP430F449單片機，采用 C語言程序設(shè)計了脈沖輸出頻率為0.1Hz~1kHz的VPPA雙脈沖焊接波形。
　　采用高速攝像和漢諾威質(zhì)量分析儀對焊接過程中的電弧形態(tài)以及電弧電特

3、性進行了采集并分析，進而為脈沖VPPA焊接工藝試驗研究提供了理論支持。電弧形態(tài)的壓縮程度與高頻脈沖頻率和焊接時間常數(shù)有關(guān)；電弧形態(tài)壓縮程度會隨著高頻脈沖頻率的增加而增強，但是受焊接系統(tǒng)動態(tài)時間響應(yīng)常數(shù)的影響，電弧壓縮程度會在500Hz出現(xiàn)峰值。通過漢諾威質(zhì)量分析儀的分析發(fā)現(xiàn)，1kHz較500Hz的電流高頻脈沖波形上升沿和下降沿變化率減少，脈沖波形出現(xiàn)畸變現(xiàn)象，削弱了脈沖波形效應(yīng)。
　　對8mm厚7A52鋁合金進行穿孔立焊工藝試驗，