极性比对方波交流TIg-MIG复合焊接电弧物理特性及熔滴过渡影响的研究

摘要

TIG焊接过程稳定，焊缝成形良好，但存在焊接效率低下的不足;传统单MIG焊接具有生产效率高，且易于实现自动化等优点，但焊接过程不够稳定。随着现代工业的发展，传统焊接工艺难以满足人们对于高效低成本焊接的需求。因此，众多高效焊接工艺出现并迅速发展。直流TIG-MIG复合焊接有效克服单独焊接工艺不足，综合焊接工艺的优点，在高效焊接领域得到广泛认同。但当设置TIG焊接为小参数焊接电流时，直流TIG-MIG复合焊接稳定性差，断弧现象严重，驼峰缺陷难以克服，并伴有严重的焊接飞溅。改变焊接工艺参数，对TIG-MIG复合焊接工艺进行优化具有十分重要的意义。
　　方波交流具有正半波与负半波转换速度快，零点过渡区几乎为零，电弧稳定等优点。本文提出在TIG焊接参数选择上，利用方波交流代替直流进行方波交流TIG-MIG复合焊接工艺试验，为该工艺后续优化及工程应用提供理论基础。
　　从焊接过程断弧数量、电参数波形等方面对比分析了直流TIG-MIG复合焊接工艺和方波交流复合焊接工艺焊接过程的稳定性，结合焊缝成形，客观分析两种工艺的优势与不足。小参数TIG直流TIG-MIG复合焊接整体稳定性差，断弧现象严重，焊缝成形较差，驼峰现象难以克服，并伴有大量飞溅。方波交流TIG-MIG复合焊接断弧较少，电参数波形更加稳定，焊缝成形良好，极性比为10焊接工艺最优。
　　分析了方波交流TIG-MIG复合焊接电弧物理特性，并对极性比对该工艺电弧物理特性的影响展开研究。时间方面，极性比增大，复合电弧吸引时间增长，排斥时间缩短。电弧形态方面，极性比增大，复合电弧强度增强，两电弧电磁力作用强化，吸引和排斥形态更加明显。极性比小，复合电弧形态收缩，电弧集中，热量集中。
　　分析了方波交流TIG-MIG复合焊接熔滴过渡特点，并探究极性比对熔滴过渡的影响机理。当TIG处于方波交流正半波时，MIG焊丝尖端熔化液态金属明显后偏，向熔池后方过渡;负半波时，焊丝端部熔化液态金属前偏向熔池前方过渡。方波交流TIG-MIG复合焊接工艺MIG过渡熔滴主要维持后偏的过渡形态，过渡进入熔池的后方。随着极性比的增大，过渡熔滴向熔池后方过渡时间缩短，以前偏形态向熔池前方过渡时间增长。
　　分析了方波交流TIG-MIG复合焊接熔池流动特点及驼峰缺陷机理，并对极性比对熔池流动的影响展开研究。极性比为0（直流），MIG焊丝尖端锥状液柱始终后偏过渡进入熔池尾部。尽管由于液态金属层较厚，其对后向液体流的驱动作用较小，熔池液态金属流向尾部形成壁面通道及熔池肿块，容易形成驼峰。极性比为10，波形处于负半波时，过渡熔滴进入熔池的位置在一范围内变化，不会对熔池形成持续的后推力，熔池金属的后向流速变小，不会在焊缝区域出现熔池肿块现象。极性比为40，波形处于负半波时，过渡熔滴前偏进入熔池前部，熔滴撞击弧坑前沿，后向液态金属流以较大的速度向熔池尾部流动，在后方形成液态金属凹陷，形成驼峰。

目录

声明

摘要

1．1 选题意义

1．2 高效焊接工艺研究现状

1．2．1 A-TIG焊技术

1．2．2 双钨极TIG焊

1．2．3 等离子弧-MIG复合焊

1．2．4 双丝GMAW焊

1．2．5 TIG-MIG复合焊

1．3 本文主要研究内容

第二章 实验系统与方案设计

2．1 焊接模块

2．1．1 数字化焊接电源

2．1．2 焊枪夹持装置

2．1．3 工作台及控制单元

2．2 图像-电参数实时采集系统

2．2．1 图像采集系统

2．2．2 电参数采集系统

2．3 实验方法及步骤

第三章 方波交流TIG-MIG复合焊接电弧物理特性

3．1 极性比对方波交流TIG-MIG复合焊接过程稳定性的影响

3．2 极性比对TIG-MIG复合焊接电参数的影响规律

3．2．1 极性比对TIG电弧电流、电压的影响

3．2．2 极性比对MIG电弧电流、电压的影响

3．3 极性比对TIG-MIG复合焊电弧形态的影响

3．4 本章小结

第四章 方波交流T1G-MIG复合焊接熔滴过渡

4．1．2 极性比为10的方波交流TIG-MIG复合焊接熔滴过渡

4．1．3 极性比为40的方波交流TIG-MIG复合焊接熔滴过渡

4．2 丝极间距对方波交流TIG-MIG复合焊接熔滴过渡的影响

4．3 本章小结

第五章 方波交流TIG-MIG复合焊接熔池流动及焊缝成形

5．1 极性比对方渡交流TIG-MIG复合焊接熔池流动的影响

5．2 极性比对方波交流TIG-MIG复合焊接焊缝成形的影响

5．2．2 不同极性比方波交流TIG-MIG复合焊接焊缝成形

5．3 不同极性比焊缝横截面形貌对比分析

5．4 方波交流TIG-MIG复合焊接对接实验

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢