【摘要】：試驗(yàn)搭建了雙電弧集成冷絲復(fù)合焊系統(tǒng),研究了不同電參數(shù)匹配下的焊接過(guò)程.結(jié)果表明,兩熔化電極在直流模式下的熔滴過(guò)渡類型分為三種:短路過(guò)渡、短路+大滴過(guò)渡和大滴過(guò)渡.當(dāng)電弧電壓較低時(shí),過(guò)渡類型為短路過(guò)渡;隨著電壓逐漸增加,過(guò)渡類型從短路過(guò)渡變?yōu)槎搪?大滴的混合型過(guò)渡,最終完全變?yōu)榇蟮芜^(guò)渡.其中短路過(guò)渡時(shí)焊接過(guò)程最穩(wěn)定,飛濺最少,焊縫成形較好.大滴過(guò)渡次之,而短路+大滴混合型過(guò)渡時(shí)焊接過(guò)程穩(wěn)定性及焊縫成形最差.此外,隨著電弧電壓的增加,熔滴的過(guò)渡頻率呈先減小后增加的趨勢(shì).
【圖文】：

第10期向婷，等:雙電弧集成冷絲復(fù)合焊中熔滴過(guò)渡及焊縫成形機(jī)理67圖1雙電弧集成冷絲復(fù)合焊焊接系統(tǒng)示意圖Fig.1Schematicdiagramoftwin-arcintegratedcoldwirehybridweldingsystem據(jù)焊絲所在位置，將兩根在前并列引導(dǎo)的焊絲分別定義為引導(dǎo)焊絲1和引導(dǎo)焊絲2，填充焊絲定義為冷絲，并且直接由送絲系統(tǒng)持續(xù)送入熔池，主要靠焊接熔池的熱量加熱熔化．兩焊接電源采用相同的預(yù)設(shè)參數(shù)，預(yù)設(shè)電流為200A，預(yù)設(shè)電壓的變化范圍為20～28V．試驗(yàn)時(shí)固定兩根引導(dǎo)焊絲的預(yù)設(shè)電流不變，只改變預(yù)設(shè)電壓值．為了觀察電弧現(xiàn)象的同時(shí)監(jiān)測(cè)電弧電壓及焊接電流數(shù)值，焊接過(guò)程中使用高速攝像及電信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)．如圖1所示，高速攝像的拍攝位置垂直于引導(dǎo)焊絲2和冷絲構(gòu)成的連線，背光燈的位置放在引導(dǎo)焊絲1的后方，因此，圖2所示的高速攝像圖片實(shí)際上是三根焊絲在背光燈平面上的正面投影，從左向右，三根焊絲依次為引導(dǎo)焊絲2、引導(dǎo)焊絲1和冷絲．圖2高速攝像下三根焊絲的位置關(guān)系Fig.2Positionalrelationshipofthreewiresinhigh-speedcamera2試驗(yàn)結(jié)果與分析2．1三種熔滴過(guò)渡形式實(shí)際焊接時(shí)，通過(guò)改變不同的電壓和電流預(yù)設(shè)值，可以將焊接過(guò)程中的熔滴過(guò)渡類型分為三種，分別是短路過(guò)渡、短路+大滴過(guò)渡和大滴過(guò)渡．且隨著電弧電壓的增加，熔滴的過(guò)渡類型從短路過(guò)渡變?yōu)槎搪?大滴過(guò)渡，最終變?yōu)榇蟮芜^(guò)渡．選取預(yù)設(shè)電流為200A時(shí)，預(yù)設(shè)電壓分別為20，24和28V為例，分別闡述這三種熔滴過(guò)渡類型．當(dāng)預(yù)設(shè)電壓為20V時(shí)，發(fā)生短路過(guò)渡，其電信號(hào)和高速攝像結(jié)果如圖3所示．此時(shí)，由于電弧電壓較低，弧長(zhǎng)較短，因而過(guò)渡類型為短路過(guò)渡，且熔滴過(guò)渡過(guò)程很穩(wěn)定，飛濺較少．圖3短路過(guò)渡時(shí)的電信號(hào)及高速攝像照片F(xiàn)ig.3Electricsignalsandhigh-speedphotogr

位置，將兩根在前并列引導(dǎo)的焊絲分別定義為引導(dǎo)焊絲1和引導(dǎo)焊絲2，填充焊絲定義為冷絲，并且直接由送絲系統(tǒng)持續(xù)送入熔池，主要靠焊接熔池的熱量加熱熔化．兩焊接電源采用相同的預(yù)設(shè)參數(shù)，預(yù)設(shè)電流為200A，預(yù)設(shè)電壓的變化范圍為20～28V．試驗(yàn)時(shí)固定兩根引導(dǎo)焊絲的預(yù)設(shè)電流不變，只改變預(yù)設(shè)電壓值．為了觀察電弧現(xiàn)象的同時(shí)監(jiān)測(cè)電弧電壓及焊接電流數(shù)值，焊接過(guò)程中使用高速攝像及電信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)．如圖1所示，高速攝像的拍攝位置垂直于引導(dǎo)焊絲2和冷絲構(gòu)成的連線，背光燈的位置放在引導(dǎo)焊絲1的后方，因此，圖2所示的高速攝像圖片實(shí)際上是三根焊絲在背光燈平面上的正面投影，從左向右，三根焊絲依次為引導(dǎo)焊絲2、引導(dǎo)焊絲1和冷絲．圖2高速攝像下三根焊絲的位置關(guān)系Fig.2Positionalrelationshipofthreewiresinhigh-speedcamera2試驗(yàn)結(jié)果與分析2．1三種熔滴過(guò)渡形式實(shí)際焊接時(shí)，通過(guò)改變不同的電壓和電流預(yù)設(shè)值，可以將焊接過(guò)程中的熔滴過(guò)渡類型分為三種，分別是短路過(guò)渡、短路+大滴過(guò)渡和大滴過(guò)渡．且隨著電弧電壓的增加，熔滴的過(guò)渡類型從短路過(guò)渡變?yōu)槎搪?大滴過(guò)渡，最終變?yōu)榇蟮芜^(guò)渡．選取預(yù)設(shè)電流為200A時(shí)，預(yù)設(shè)電壓分別為20，24和28V為例，分別闡述這三種熔滴過(guò)渡類型．當(dāng)預(yù)設(shè)電壓為20V時(shí)，發(fā)生短路過(guò)渡，其電信號(hào)和高速攝像結(jié)果如圖3所示．此時(shí)，由于電弧電壓較低，，弧長(zhǎng)較短，因而過(guò)渡類型為短路過(guò)渡，且熔滴過(guò)渡過(guò)程很穩(wěn)定，飛濺較少．圖3短路過(guò)渡時(shí)的電信號(hào)及高速攝像照片F(xiàn)ig.3Electricsignalsandhigh-speedphotographsofshort-circuitingtransfer在t=1370ms時(shí)，引導(dǎo)焊絲2末端熔化形成熔滴，隨著焊絲的繼續(xù)送進(jìn)，在t=1373ms時(shí)，焊絲端部的熔滴接觸熔池，電弧熄滅，電弧電壓急劇下降，
【作者單位】： 天津大學(xué)天津市現(xiàn)代連接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津市高速切削與精密加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51475325) 天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(14JCYBJC19100)
【分類號(hào)】：TG40

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7 許飛;鞏水利;楊t

本文編號(hào)：2552828