雙電極焊條單弧焊電弧特性及熔滴過渡研究

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1、壘童壘塞童圭耋：銎塞——。。。。一雙電極焊條單弧焊電弧特性及熔滴過渡研究摘要雙電極焊條單弧焊(TESAW)怒～項(xiàng)新的焊接發(fā)明，工件不接電源，電弧在藏電撩褥條裙互平褥量絕緣匏誘令群芯潰都形藏，主要裁蘑髂漓薅繁熱量幫蘸桂熱量熔化母材形成焊縫。該方法具有熱輸入調(diào)節(jié)范圍大、熔臺(tái)比可降到最小、熔敷系數(shù)高、電能利用率離、焊接變形和應(yīng)力小等特點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的浮攘方法，具有廣溺靜應(yīng)震茲景。本文首次對TESAW懿憊弧特性和熔滾過渡進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。工藝性試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)焊條類型確定后，雙電極焊條焊芯聞距是

2、決定電弧電壓靜矮黧要因素，雙灌稷霹條與王侔之闊豹距藤對電弧電壓的影響綴小。對于焊芯直徑為4ram，焊芯間距為1．2ram～1．7mm的取電極結(jié)構(gòu)鋼焊條(TE4303)，在焊接電流為180A～220A，焊條弧根與工件之間豹鼴離為3mm～Smm的條件下施焊，霹獲褥蓑辯的舞縫藏形，溶敷金藩靜傀學(xué)成分幫力學(xué)佳能達(dá)到強(qiáng)標(biāo)要求。用高速攝像系統(tǒng)對TESAW的電弧形態(tài)進(jìn)行了觀察和分析，并用數(shù)字示波器同步記錄了電弧電壓和電流波形。研究結(jié)果表歡，TESAW電弧熊在空聞任意位置弓{燃幫懋澆，其電弧形態(tài)與傳統(tǒng)靜工件接電源的曦弧

3、焊電弧裔較大差別。TESAW電弧具有不同形態(tài)，主鼴可分為集中態(tài)和分散態(tài)，并且其集中與分散程度隨時(shí)間周期性變化，相應(yīng)的患弧電壓也周期性變化，電弧形態(tài)與電弧電壓之閆存在～定的對應(yīng)關(guān)系。TESAW嚷弧形態(tài)與魄弧電壓主要受群芯間距、輝接電流和焊條類型影響，隨焊芯間距減小，電弧趨向熊中，隨焊芯間距增大，電弧趨向分散；隨焊接電流增大，電弧挺發(fā)增大，電弧集中、明亮，電弧形態(tài)周期瞧變純豹頻率變塊，焊條藥皮成分強(qiáng)爨影響瞬極靜電予發(fā)射縋力和魄弧空間的露電性，從麗影響TESAW電弧的形態(tài)和電弧電壓。TESAW電弧具有上舞靜電

4、弧靜特姓，薺照焊蕊闡距戇增大囂上穆。在實(shí)驗(yàn)蹬究鼢基硪上，建立了縟芯謄徑為4ram的TE4303焊條TESAW電弧靜特性數(shù)學(xué)模型：U=0．07871+15．9c+3．25，公式中的系數(shù)表示了焊接電流年日焊芯間距對電孤電壓的影嚷程度，模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果竊臺(tái)。櫻對手TE4303焊條，壤爝爆條V．—————————。。?！?。。。。。。。，!墜：，。纛耋。；：，。，，。。。。．。。。。，。。。一(TDl)電弧靜特性曲線的斜率較大，而鼴氏體不銹鋼焊條(TE0—19—10—16)電弧靜特瞧基線戇籍率更大。T

5、ESAW毫弧鶼動(dòng)特瞧磅究表鞠，由于熱餒瞧鶼存在電弧電壓的變化滯屠于焊接電流的變化。TESAW電弧可分為陽極睡、陽極焰區(qū)、過渡區(qū)、嘲擻焰區(qū)和陰極區(qū)五部分，疆投縫區(qū)、驥極姣區(qū)分裂靠遙鞭叛區(qū)和弱極送，其蒂毫輟孑塞凄丈，墩場強(qiáng)凄太，是明亮的弧柱區(qū)。過渡區(qū)帶電粒子密度較小，電場強(qiáng)度較弱，電孤較暗。隨焊接電流增大，陰、陽極焰變長；隨焊芯間距增大，過渡區(qū)范圍變大、變暗；隨焊芯閩鞭減小，鬻、鞭綴焰集中。在TESAW進(jìn)程中，加熱和熔化焊條的能量有焊芯的電阻熱和魄弧熱，焊條的熔化主要依靠電弧的熱量。焊芯電阻的太小對電阻熱的

6、影響很大，TE0-19—10．16爆蘩其蠢更太熬瀵囂窺更塊熬熔純速度。憊強(qiáng)熱在焊芯上瑟形殘豹灄發(fā)秘一般集中在焊條燃燒端16ram以內(nèi)。雙電極焊祭的熔化速度隧焊接電流的增大和焊芯間距的減小而增大，為單芯焊條的2～3倍。隨焊芯間距增大，雙電極焊祭的熔化系數(shù)躐奪。TESAW主要?jiǎng)內(nèi)跽椤⑤z強(qiáng)產(chǎn)熱漆純溽蕊，囊裁羯絡(luò)澆臻繁熬擅稻弧鞋熱量髂化母材。TESAW電弧對兩焊芯熔化存在自調(diào)節(jié)作用，即TESAW電弧燃燒過程中兩焊芯端酃在龜弧中瓣長度不等，逶浮蔥餐麓絳耪等速終丟乏，鑊TESAW魄弧懋燒過程能夠穩(wěn)定進(jìn)行。這種自調(diào)節(jié)

7、作用對兩焊j港燃弧端的長媵差有一定耍求，過大的長艘麓會(huì)導(dǎo)致電弧熄滅。電弧自調(diào)節(jié)作用原理是由于陰、陽極區(qū)產(chǎn)熱不問使兩焊芯麩囂援囂獲褥熱量不露，逡娥囂簿蕊壤幫蠢舔柱區(qū)鷯長度不簿，{棗入孤程囂中較長的焊芯從弧柱區(qū)獲得更多的熱量，而加快其熔化，從而起到電弧的自調(diào)節(jié)作用。?般隨焊芯間距的減小及焊接電流的增大，電弧自調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)。瘸激光營光褰速攝像系絞、數(shù)字示渡囂及零槽菠集絡(luò)濂豹方法礤究了TESAW的熔滴過渡。TESAW的熔滴過渡主要受其特殊的電弧在救電極焊條端部燃燒和套簡形狀的影響，不同類型雙電極焊條均以瀵壁過渡

8、為主囂過渡形式。雙電極焊條宅藪燃澆薅，簿蕊內(nèi)鍘溶純鑲先子彈芯步}鍘，相應(yīng)形成鬻邊疆長中聞綴的套籬形狀。金屬熔滴與熔渣界面張力、斑點(diǎn)壓力和蒸發(fā)反作用力等使熔滴向焊條兩側(cè)滯熔的藥皮運(yùn)動(dòng)。硒氣體動(dòng)力、踅力、電磁力等使熔漓與燼芯分離，淞黼邊滯熔藥V1山東大學(xué)博士學(xué)位論文皮過渡到熔池中。雙電極焊條焊芯間距、電弧電流及藥皮重鬣系數(shù)的變化引起套篝形狀發(fā)生糖痘交純，逶瑟對烙瀵豹過渡囂為產(chǎn)生影蕊。TE4303焊條積TE0，19—10．16焊條以細(xì)熔滴渣壁過渡