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1、變極性脈沖MIG焊接工藝
2、第1內(nèi)容加載中...杭爭(zhēng)翔李利甘洪巖（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽(yáng)110023）摘要：直流且焊絲為正極性的脈沖MIG焊，電弧穩(wěn)定，焊縫熔深大，焊接薄板時(shí)，為了防止燒穿及熔池下塌，容易產(chǎn)生咬邊等焊接缺陷。直流且焊絲為負(fù)極性的MIG焊，電弧沿焊絲上爬，電弧不穩(wěn)定，熔滴不易過(guò)渡，焊接熔池淺，容易出現(xiàn)融合不良、凸焊道等焊接缺陷。變極性脈沖MIG焊，焊絲為正極性時(shí)控制焊絲熔化及熔滴過(guò)渡，焊絲為負(fù)極性時(shí)電弧沿焊絲上爬促進(jìn)焊絲熔化及減小電弧對(duì)熔池的加熱作用，減小焊縫熔深形成淺熔深的特性，焊接薄板
3、具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是MIG焊的最新研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：變極性；MIG；電??；控制中圖分類號(hào)：TG434.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A電弧焊有交流電弧焊和直流電弧焊。焊條手工電弧焊有交流電弧焊和直流電弧焊，TIG焊有交流TIG焊和直流TIG焊。至于MIG焊，目前焊接工程中主要應(yīng)用直流且焊絲為正極性的MIG焊（DCEPMIG）、直流且焊絲為正極性的脈沖MIG焊（DCEPPMIG），直流且焊絲為負(fù)極性的MIG焊（DCENMIG）在焊接工程中基本沒(méi)有應(yīng)用的，交流MIG焊（ACMIG）或變極性脈沖MIG焊（VPPMIG）目前還處于研究發(fā)展階段
4、，同樣在焊接工程中沒(méi)有應(yīng)用的。變極性脈沖MIG焊由交替切換DCEPPMIG焊及DCENMIG焊構(gòu)成，本文圍繞DCEPPMIG焊、DCENMIG焊、VPPMIG焊進(jìn)行討論。1DCEPPMIG焊接工藝在DCEPMIG焊接工藝的基礎(chǔ)上，研究成功DCEPPMIG焊，標(biāo)志著MIG焊接工藝的技術(shù)進(jìn)步，拓寬了MIG焊的應(yīng)用領(lǐng)域[1]。DCEPPMIG焊以周期性變化的脈沖電流進(jìn)行焊接，在較小的平均電流的條件下，達(dá)到控制焊絲熔化、熔滴過(guò)渡、熱輸入量及焊縫成形的目的，滿足高質(zhì)量焊接要求。DCEPPMIG焊的典型焊接電流波形如圖1，鋁合
5、金焊接時(shí)通常是噴射過(guò)渡，鋼焊絲焊接時(shí)通常是射流過(guò)渡。圖1DCEPPMIG焊電流波形及熔滴過(guò)渡示意圖圖1中的1~7序號(hào)是時(shí)間順序。不論什么樣的焊接電流波形模式，都有類似的熔滴過(guò)渡形式。DCEPPMIG焊的關(guān)鍵焊接參數(shù)是脈沖峰值電流Ip一定要大于在此條件下的射滴過(guò)渡臨界電流Ic。為了在較小的焊接電流的條件下實(shí)現(xiàn)可控的射滴過(guò)渡，幾個(gè)電流值需要滿足如下關(guān)系：脈沖峰值電流Ip>射滴過(guò)渡臨界電流Ic>平均焊接電流Iav>基值電流Ib。根據(jù)脈沖電流及脈沖時(shí)間的大小，熔滴可以在脈沖時(shí)間過(guò)渡，也可以在脈沖之后的基值
6、時(shí)間過(guò)渡。DCEPPMIG焊用可控射滴過(guò)渡維持小電流焊接時(shí)的焊接過(guò)程穩(wěn)定性，控制對(duì)母材的熱輸入量，滿足全位置焊及高強(qiáng)度材料的焊接要求。脈沖焊的工藝參數(shù)很多，選擇不同的工藝參數(shù)，它的熔滴過(guò)渡將出現(xiàn)不同的特點(diǎn)。連續(xù)電流焊時(shí)，氣體介質(zhì)、焊絲直徑、干伸長(zhǎng)等焊接條件一定時(shí)，射滴過(guò)渡的臨界電流值Ic是固定的數(shù)值。脈沖焊時(shí)，在焊絲材質(zhì)、焊絲直徑、保護(hù)氣體介質(zhì)、干伸長(zhǎng)等因素一定時(shí)，脈沖臨界電流值也不是一個(gè)固定的數(shù)值，脈沖臨界電流值還要受到脈沖電流波形、脈沖電流頻率的影響。用不同的脈沖電流頻率或不同的脈沖電流幅值，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)脈沖多
7、滴、一個(gè)脈沖一滴、多個(gè)脈沖一滴等熔滴過(guò)渡形式。DCEPPMIG焊，合適的脈沖電流及脈沖時(shí)間，將形成一脈一滴的理想的熔滴過(guò)渡形式，如圖1所示。在基值電流期間電弧較暗。在基值電流期間，由于基值電流較小，只有少量焊絲熔化，熔化金屬集聚在焊絲端頭。進(jìn)入脈沖電流階段以后，爍亮區(qū)逐漸形成，先是束狀，而后逐漸擴(kuò)展為錐狀。陽(yáng)極斑點(diǎn)區(qū)擴(kuò)大并上爬，陽(yáng)極斑點(diǎn)覆蓋了熔滴的大部分或全部的表面。由于電弧形態(tài)的變化，形成很強(qiáng)的等離子流力，焊絲端頭的液體金屬在等離子流力及電磁力的作用下，在脈沖電流結(jié)束之前已經(jīng)形成縮頸。熔滴大多在脈沖電流結(jié)束后基值
8、電流的初期脫落，也有時(shí)在脈沖電流的后期脫落。熔滴過(guò)渡后焊絲端頭很快收縮成半球狀。熔滴脫離焊絲端時(shí)加速度較小，在電弧空間向熔池的運(yùn)動(dòng)速度較慢，熔滴沿焊絲的軸線方向運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖都出現(xiàn)熔滴過(guò)渡，焊接過(guò)程穩(wěn)定，無(wú)飛濺。DCEPPMIG焊的焊縫成形的特點(diǎn)是熔深大，焊縫比較寬，焊縫顯得比較平坦，焊縫余高比較小。DCEPPMIG焊接時(shí)，對(duì)焊接工件有陰極霧化效果，這種焊接工藝可以焊接鋁合金。DCEPPMIG焊接薄板時(shí)，為了防止燒穿及熔池下塌，需要減小焊接電流，也就是需要減小焊絲的送絲速度，這樣給予熔池的熔敷金屬量就不足，容易產(chǎn)
9、生咬邊等焊接缺陷。相反，為了加大熔敷金屬量，就需要加大送絲速度，這樣就需要加大焊接電流，容易產(chǎn)生燒穿及熔池下塌焊接缺陷。2DCENMIG焊接工藝關(guān)于DCEN（直流且焊絲為負(fù)）MIG焊接工藝及其控制的問(wèn)題，有研究文獻(xiàn)[1~2]報(bào)道。圖2DCENMIG焊電弧上爬現(xiàn)象DCENMIG焊時(shí)，焊絲是陰極，電弧陰極斑點(diǎn)沿焊絲端上爬，隨著焊接電流增加，電弧的陰極斑點(diǎn)區(qū)域擴(kuò)大
