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《單旁路耦合gmaw焊熔滴過(guò)渡》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、單旁路耦合GMAW焊熔滴過(guò)渡摘要：MIG由于其高效率和高熔敷率已被廣泛的應(yīng)用于材料的焊接，但是分析表明基本特征限制了傳統(tǒng)的GMAW焊接生產(chǎn)效率的提高。一篇GMAW文章指出：?jiǎn)闻月否詈螹IG焊在增加熔化焊絲的速度的同時(shí)減少通過(guò)母材的電流并控制在期望的水平。這個(gè)改變提供了一種使手工焊高的焊絲熔化電流達(dá)到很高的焊接速度同時(shí)降低母材的熱輸入有效的方法。已經(jīng)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)。根據(jù)高速攝影的圖像和記錄電流信號(hào)的結(jié)果顯示DE-GMAW可降低達(dá)到理想的熔滴過(guò)渡過(guò)程時(shí)的臨界電流值，改變了熔敷率、減小熔滴的直徑、提高焊接速度。1引言GMAW是一種廣
2、泛應(yīng)用的焊接方法。和另一種廣泛應(yīng)用的GTAW（鎢極氬弧焊）焊接方法相比，GMAW可以大幅度地提高生產(chǎn)效率，由于其電極的熔化。圖1[1]所示為傳統(tǒng)的GMAW焊接過(guò)程。這個(gè)系統(tǒng)中，焊槍?zhuān)ㄆ渌墨I(xiàn)中的焊炬）接電源的正極。電極（焊絲）經(jīng)過(guò)焊槍?zhuān)虼艘步与娫吹恼龢O。母材接電源的負(fù)極。電源（電弧電壓）在焊絲和母材之間形成電壓差。當(dāng)焊絲和母材接觸，即可在焊絲和母材之間產(chǎn)生電弧。焊絲端部在電流作用下熔化形成熔滴，熔滴過(guò)渡到熔池中，焊絲的熔化由電源動(dòng)態(tài)的控制。以這種方式，從焊絲端部到熔池，即電弧的長(zhǎng)度之間的電弧電壓保持恒定。傳統(tǒng)的GMAW的一個(gè)基本
3、特征是：熔化的焊絲和母材所通過(guò)的電流是一樣的。雖然GMAW往往因?yàn)樯a(chǎn)效率高被大量使用，由于只有一個(gè)焊槍使得生產(chǎn)效率不能進(jìn)一步提高。首先，熔化焊絲的大部分熱量是由I和V陽(yáng)決定的，其中V陽(yáng)是電弧陽(yáng)極壓降，I是焊接電流。（為了方便起見(jiàn)，這篇文獻(xiàn)中的熱量是熔化的焊絲的熱量。）為了提高熔化焊絲的熱量和生產(chǎn)效率，電流I必須增加，因?yàn)殛?yáng)極電壓是定值。同時(shí)，母材金屬通過(guò)電弧加熱，而陽(yáng)極壓降V是常數(shù)。因此，增加電流的同時(shí)也在增加流經(jīng)母材的電流值，使母材的熱輸入增加。然而對(duì)于任何給定的程序，允許的熱量和電流值是有限制的。其二，電弧電壓是[2,3](
4、1)其中μ0是空氣中的磁導(dǎo)率，J為電流密度。基于文獻(xiàn)[4]，電流密度遵循高斯分布，(2)式中：J是電流分布參數(shù)，r是電流點(diǎn)軸線的電弧的弧長(zhǎng)。因此，電弧壓力可表示為：(3)最大壓力是：(4)可以看出，電弧壓力和焊接電流的平方成正比。這表明，增加電流值可以迅速地增加電弧電壓。作為電弧的陰極，母材表明的熔池受電弧電壓的影響。電弧電壓高很容易引起焊接缺陷。對(duì)于薄板焊接，電弧電壓過(guò)大會(huì)吹走熔化的用于填充焊縫的金屬，導(dǎo)致燒穿母材。上述分析表明，傳統(tǒng)的GMAW限制用大電流獲得高熔敷率和生產(chǎn)效率。雖然母材的熱輸入和電弧電壓由母材的電流控制而不是焊
5、絲熔化的電流，在傳統(tǒng)的GMAW中這兩個(gè)電流值是相同的。如果流經(jīng)母材的電流和熔化焊絲的電流不同的話(huà)，這將使熔化焊絲的熱量增加的同時(shí)母材的熱輸入和電弧電壓控制在期望值成為可能。圖2所示的系統(tǒng)可以看出研究人員早期在從流經(jīng)焊絲電流中解耦通過(guò)母材的電流做出的努力[5]。該系統(tǒng)在原有的GMAW系統(tǒng)中增加了一個(gè)等離子弧焊槍?zhuān)≒AW）和電源。由PAW電源提供的電流流經(jīng)GMAW焊炬到鎢Fig.1ConventionalGMAWsystemandprocess極沒(méi)有經(jīng)過(guò)母材被稱(chēng)為旁路電流Ibp。在焊絲和鎢極之間構(gòu)成了一個(gè)回路。GMAW電源供給的電流從
6、焊絲流過(guò)母材，稱(chēng)為母材電流Ibm。與此相應(yīng)的電弧稱(chēng)為主弧。流過(guò)焊絲的電流是流過(guò)母材的電流和旁路電流之和，稱(chēng)為總?cè)刍娏鱅m。輔助電源提供的電流和其他的電流相比是很小的，從而可以省略在電路中的分析。因?yàn)檫@種方法除了使用兩個(gè)電極之外，和GMAW基本相似，被稱(chēng)為雙絲GMAW或者DE-GMAW。雖然DE-GMAW通過(guò)引入旁路電弧可以從熔化電流解耦出流過(guò)母材的電流，使得熔化焊絲的電流增加而沒(méi)有增加母材的熱輸入和電弧電壓，這個(gè)程序不適合用兩個(gè)電源。在本文中，重點(diǎn)講解單電源供電DE-GMAW[6]，然后介紹基本特征。熔滴過(guò)渡是GMAW獲得良好的
7、焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，本文將著重介紹旁路電弧對(duì)熔滴過(guò)渡的影響。為此，我們首先介紹傳統(tǒng)GMAW的熔滴過(guò)渡和其他概念。2傳統(tǒng)GMAW熔滴過(guò)渡在焊接過(guò)程中，焊絲在電流作用下熔化形成熔滴，熔滴從焊絲端部脫落，過(guò)渡到熔池中。熔滴周期性的生成和長(zhǎng)大不斷改變電弧的形態(tài)。熔滴過(guò)渡的形式會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量。美國(guó)焊接學(xué)會(huì)將熔滴過(guò)渡主要分為三類(lèi)：短路過(guò)渡，滴狀過(guò)渡和噴射過(guò)渡［７］。在短路過(guò)渡中，當(dāng)電極和熔池接觸的時(shí)候，熔滴就過(guò)渡到熔池中。滴狀過(guò)渡形式的特征在于熔滴直徑大于焊絲直徑，熔滴在電弧保護(hù)下過(guò)渡到熔池中。在噴射過(guò)渡過(guò)程中，熔滴也在弧光的保護(hù)下
8、過(guò)渡，但熔滴的直徑比焊絲直徑小很多。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（ＩＩＷ）將熔滴過(guò)渡更詳細(xì)的分為：滴狀過(guò)渡，射流過(guò)渡和旋轉(zhuǎn)射流過(guò)渡［２］。如果熔滴在熔化的焊絲端部很?。ū群附z直徑小），這種為射滴過(guò)渡。如果熔滴尺寸相對(duì)比較大，這可能是射流過(guò)渡或者旋轉(zhuǎn)射流過(guò)渡。為簡(jiǎn)化
