旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡、热输入及残余应力分布研究

摘要

旁路耦合电弧MIG焊具有多种形式：单旁路耦合电弧MIG焊、双旁路耦合电弧MIG焊、脉冲旁路耦合电弧MIG焊、双丝旁路耦合电弧MIG焊。本文对该种焊接方法的焊接参数对熔滴过渡的影响规律、焊接时焊丝与母材之间热量输入的分配规律、焊接残余应力场分布进行了系统的试验研究和理论分析。
　　 首先，为了研究焊接参数对该焊接方法熔滴过渡的影响规律，针对双旁路耦合电弧MIG焊过程，使用高速摄像采集不同旁路电流下的熔滴过渡图像，通过图像处理提取熔滴过渡数据信息，并对熔滴所受的主要作用力进行定量计算。根据计算结果对比分析不同参数下熔滴受力的动态变化情况，研究旁路电弧对熔滴过渡的促进机理。结果表明，在焊接总电流较大的情况下电磁力对双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡的影响最显著，旁路电弧可以促进熔滴上弧根面积的扩展和熔滴颈缩的形成，通过增加向下的电磁力来促进熔滴过渡，且旁路电流越大旁路电弧对熔滴过渡的促进作用越明显；在焊接总电流不变的情况下，随着旁路电流的增加熔滴过渡频率随之增加，熔滴尺寸随之减小，熔滴过渡形式逐渐由大滴过渡转变为喷射过渡。
　　 其次，为了研究焊接参数对旁路耦合电弧MIG焊热输入分配的影响规律，测量并分析了旁路耦合电弧MIG焊焊接过程中的热循环曲线。分析表明总电流不变时，随着旁路电流的增大，母材热输入明显减小。
　　 最后，为了研究旁路参数对旁路耦合电弧MIG焊残余应力的影响规律，对不同旁路参数下的焊缝尺寸及残余应力进行了测量，并且与CMT焊残余应力进行了比较。分析表明随着旁路耦合电弧MIG焊旁路电流的增加，焊缝熔宽变窄、堆高增加，近缝区的残余应力也随之增加。