CMT技术使不可能变为可能

许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入，为了避免熔滴穿透，实现无飞溅熔滴过渡和良好的）台金连接。就必须降低热输入量。而CMT技术实现了这种可能。在应用CMT技术的焊接过程中必须理解“冷”这个概念。它相对于传统的MIG／MAG焊接过程而言，电弧温度和熔滴温度确实比较“冷”。它的特点是冷热循环交替。福尼斯公司通过协调送丝监控和过程控制实现了焊接过程中“冷”和“热”的交替。从而实现焊接机器入在MIG／MAG焊接中的无飞溅焊接以及钎焊0．3mm超薄板。     

超薄板MIG/MAG焊--CMT冷金属过渡技术

Fronius公司CMT（Cold Metal Transfer）冷金属过渡技术是在MIG／MAG焊基础上开发的一种革新技术．第一次将送丝运动与熔漓过渡过程进行数字化协调。当焊机的DSP处理器监测到一个熔滴短路信号。就会反馈给送丝机构,并回抽焊丝帮助溶滴脱落。使熔滴过渡在几乎无电流的状态下进行。整个焊接过程实现“热-冷-热”交替转换,每秒钟转换达70次。焊接热输入量大幅降低。实现0．3mm以上薄板的无飞溅、离质量MIG／MAG熔焊和MIG钎焊。更值得一提的是使用此种工艺还可进行只有激光和电了束才可实现的钢与铝的异种焊接。     

CMT焊接技术的发展现状

介绍了CMT新型焊接技术的工作原理、发展历程及发展现状。与普通MIG/MAG焊相比,CMT实现了熔滴到熔池的冷过渡,具有热输入小,无飞溅等突出优点,拓宽了普通MIG/MAG焊难以涉及的领域,适用于薄板或超薄板(0.3～3.0 mm)焊接,以及钢/铝异种材料连接等领域。CMT技术是焊接领域的革新技术,必将有力地推动焊接技术的发展及应用。     

珠海科盈——CMT技术使不可能变为可能

概述 许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入，为了避免熔滴穿透，实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接，就必须降低热输入量。而CMT技术实现了这种可能。在应用CMT技术的焊接过程中必须理解“冷”这个概念。它相对于传统的MIG／MAG焊接过程而言，电弧温度和熔滴温度确实比较“冷”。它的特点是冷热循环交替。福尼斯公司通过协调送丝监控和过程控制实现了焊接过程中“冷”和“热”的交替。     

铝/钢异种材料CMT熔钎焊研究现状

冷金属过渡技术由于其低热输入、无飞溅等特点被广泛运用到铝/钢异种材料的焊接中。本文从焊接过程中的工艺参数、焊丝成分、镀锌层、中间层的添加及外加磁场等对CMT熔钎焊的影响,介绍了CMT焊的研究现状。     

SAF2507超级双相不锈钢CMT+P熔滴过渡特性

采用焊接电信号采集系统与高速摄像系统对SAF2507超级双相不锈钢CMT + P(冷金属过渡 + 脉冲)熔滴过渡过程进行观测研究. 分析了CMT与CMT + P过程在不同送丝速度WFS下的熔滴过渡行为、波形变化机理与能量输入特征,揭示了CMT + P熔滴过渡特性. 结果表明:CMT + P实际波形图与理论上有多处不同;熔滴形状与尺寸、过渡形式、熔池的波动状态、焊丝端部到工件的距离及飞溅等都能影响电压的波动,电压波形图可以用来指导分析熔滴过渡行为;脉冲阶段对热输入起主要影响作用,调节脉冲峰值电流、脉冲基值电流、脉冲个数,可实现热输入的控制.     

轻薄材料低热输入焊接新工艺

为满足高强钢板、镀层板、铝合金等轻质超薄材料焊接的需要,低热输入和低飞溅焊接工艺成为目前研究的热点。文中综述了目前国内外主要低热输入焊接新工艺,重点介绍了国外的CMT技术、Coldarc技术、CP冷焊技术、AC-CBT技术,国内的NLEI方法、本周期交流短路过渡控制法,并从熔滴过渡方式、送丝控制、应用范围等方面对比了各种方法的优劣。对超薄板低热输入技术未来的研究方向进行了展望。     

车用薄镀锌板CMT搭接工艺特性

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电流电压信号.主要研究了短路前期阶段与短路后期阶段电流电压对CMT熔滴过渡的影响规律,同时分析了焊枪倾角对薄镀锌板CMT搭接焊接熔滴过渡行为的影响.结果表明,当CMT短路阶段电流小于基值阶段电流时,电信号波形未出现扰动现象,焊接过程稳定;当降低短路后期电流约5 A时,能够有效降低CMT搭接产生的飞溅;当焊枪与垂直平面呈30°夹角时,能够获得平稳的熔滴过渡,焊接飞溅最小,焊缝熔深最大,焊缝成形最佳.故短路阶段电流小于基值阶段电流且降低短路后期电流约5 A时,采用焊枪倾角30°的焊接工艺能够实现较小的焊接飞溅,为生产实践提供理论依据.     

基于多任务结构网络的冷金属过渡焊熔滴轮廓定位与提取

针对冷金属过渡焊（CMT）熔滴轮廓特征，联合目标检测和图像分割算法设计了多任务结构网络，以监视熔滴方位并提取出精确的外轮廓，实现对CMT熔滴过渡过程的图像信息数据化，从而反映CMT送丝过程的熔滴行为。将高速摄像机拍摄的原图像直接输入网络，R-Net实现对熔滴位置的定位，此过程精度可达到97.31%，并在此基础上直接生成初步掩码。多任务结构网络主体部分对初步掩码进行精细化处理并结合初步分割的前景图，可实现对熔滴轮廓的提取，轮廓拟合精度可达98.8%。此外，利用以上所设计的网络，可得到CMT完整焊接周期内熔滴形貌的变化，实现对CMT熔滴过渡过程的可视化和数据化。     

2219铝合金CMT电弧增材熔滴过渡行为

在冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程中,熔池的流动行为极易受到电弧和熔滴的影响,从而严重影响堆积层的稳定性和成形件质量.该文利用高速摄影结果及电信号参数波形图,引入热输入量计算公式,从特征电信号、熔滴过渡特征量、热输入量等方面定量分析了CMT+P模式下送丝速度及脉冲修正系数对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,同时分析了脉冲变极性冷金属过渡(Advanced CMT,CMT+PA)模式下送丝速度及控制面板上的EP/EN修正系数η对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,为后续工艺优化提供参考和指导.     

CMT焊接技术的应用、发展与展望

冷金属过渡(CMT)是由福尼斯公司结合电源精确能量控制和“无飞溅引弧”焊丝送抽技术开发出的一种工艺方法,CMT高质量堆焊层的稀释率低,抗腐蚀性能高,焊接变形少,焊缝表面质量美观。焊接电流变极性与焊丝双向运动相结合进一步衍生出CMT Advanced、CMT Pulse和CMT Pulse Advanced等工艺。变极性CMT使得超薄板焊接、大间隙焊缝甚至间隙不均匀焊接都能得以实施,CMT Pulse Advanced将变极性与脉冲GMAW相结合,使其具有更精确的热输入控制、极佳的间隙搭桥能力、更高的熔覆效率等优点,可实现多种异种金属件间的连接,也可用于航空航天结构部件如Mg合金、Al-Li合金等的制造、维护和维修等。CMT在金属平面打印和电弧增材制造应用上也显现出一定优势,CMT销钉可用于金属与非金属如橡胶、塑料或者木头的连接。并展望了CMT焊接技术未来的发展趋势,对该技术的后续研究具有一定的参考价值。     

CO_2气体保护焊熔滴过渡与飞溅的关系

探讨了CO_2气体保护焊熔滴过渡与飞溅的关系。结果表明,存在三种熔滴过渡形态:滴状过渡、短路过渡和混合过渡形态。三种过渡形态的焊接飞溅形式各异,飞溅产生机理以熔滴内部爆炸和液桥爆炸为主因,影响因素中焊丝成分及电流、电压、极性仍是关键因素。熔滴过渡形态与飞溅关系的内在联系是熔滴的非轴向性、熔滴尺寸,以及熔滴中的气体含量,三个参数数值高时焊接飞溅大,反之飞溅小。工程上多种控制熔滴过渡形态与飞溅关系的方案各具特色,其中应用最好的首推CMT工艺,已经为众多企业赢得可观的经济效益。     

薄板焊接的极限——CMT冷金属过渡焊接技术

在焊接不同壁厚的零部件时,要求具有良好焊缝厚度的厚工件要过渡到薄工件,并且在焊缝厚度过渡区仅有少量的热传导.许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入,为了避免熔滴穿透,实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接,就必须降低热输入量,在这种要求下,传统的气体保护焊接已经无能为力,而CMT技术实现了这种可能.相对于传统的MIG...     

铝合金冷金属过渡焊接及补焊组织特征

高强铝合金焊接热裂纹敏感性高,在过高热输入条件下会导致其热裂纹(结晶、液化、再热裂纹等)和热影响区软化现象加剧。文中开展铝合金厚板冷金属过渡焊接及裂纹修补焊试验,测试脉冲、冷金属过渡工艺的电弧信号、熔滴过渡、焊接温度场差异,对比厚板焊接、薄板补焊、厚板补焊的微观组织差异。试验结果证明,冷金属过渡焊接技术焊接热输入小,峰值温度低,晶界重熔现象明显优于脉冲焊,焊接及补焊晶粒更加细小,是一种优良的低热输入焊接工艺,适合用于高强铝合金的补焊。     

双丝焊协同模式电弧特性研究

利用高速摄像、电信号采集系统记录了Fornius CMT TWIN设备四种协同模式下焊接5083铝合金时双丝焊接电流电压波形和熔滴过渡过程,并分析了电流电压波形的特征、弧长变化规律和熔滴过渡方式。结果表明,双脉冲模式时,前后丝脉冲段时间一致,脉冲频率主要由维弧段时间决定,熔滴过渡以射滴过渡为主;双CMT模式时,前丝由较长时间的类脉冲波段和较短时间的类CMT波段组成,熔滴过渡分别为射流过渡和短路过渡,后丝完全以CMT方式过渡,熔滴过渡以短路过渡为主;前丝脉冲+后丝CMT或前丝CMT+后丝脉冲混合模式中,CMT波形未发生变化,而脉冲波形的电流和电压产生波动。电流电压变化和熔滴过渡是造成弧长变化的重要影响因素。前丝脉冲模式时焊缝熔深和熔宽大,而后丝CMT模式时焊缝余高大。     

CMT焊接熔滴过渡动态过程模拟与熔池流体动力学行为

针对CMT焊接这种独特的熔滴过渡过程,通过流体动力学方法对CMT熔滴过渡动态过程进行模拟,定量分析焊接工艺参数对熔滴过渡动态过程的影响规律;建立CMT焊接熔池温度场和流场的三维非稳态模型,定遍分析浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力,以及相变潜热及其综合作用对焊接温度场、速度场和熔池形态的影响;     

纯铜CMT脉冲焊焊接工艺

冷金属过渡(CMT)焊接技术是一种将焊丝送给运动与熔滴过渡过程进行数字化协调的电弧焊方法。本文采用冷金属过渡技术脉冲焊,以镍铝青铜ERCu Ni Al焊丝作为填充材料,对3 mm厚纯铜板进行工艺探索试验。使用万能力学试验机测试焊接接头的力学性能,使用扫描电子显微镜分析焊接接头的微观组织,合适的焊接工艺参数下可以获得成形良好、内部无缺陷的焊接接头,拉伸试验时接头断裂在热影响区,接头强度可以达到铜母材的80%。     

M弧电流对Tri-Arc双丝电弧焊熔滴过渡形态影响

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因.结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定.M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定.M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定.焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

1. 佳木斯大学 材料科学与工程学院，佳木斯 154007; 2. 深圳瑞凌实业股份有限公司，深圳 163000; 3. 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因. 结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定. M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定. M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定. 焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

基于冷金属过渡的电弧增材制造钛合金螺旋桨成形机理及组织性能

通过对基于冷金属过渡(CMT)的电弧增材制造成形过程中电弧形态、电流电压同步信号和熔池形貌的同步检测分析,研究了电弧不同阶段的熔滴过渡形式和熔池金属的受力状态,探明了悬垂结构成形过程中的熔池金属的受力机制,实现了钛合金螺旋桨的成形,并分析成形后的组织性能。研究结果表明,通过对CMT电弧热输入和电弧力的精细控制,能够在无支撑条件下实现螺旋桨叶片的快速成形,同时获得良好的力学性能。在本研究条件下,钛合金CMT增材制造过程中熔滴过渡主要以短路过渡的形式进行,降低基值和短路阶段的焊接电流能够增加悬垂结构倾角,且当I基值/I峰值小于0.3时,钛合金螺旋桨最大倾角达到53.26°。基于优化后的工艺成形船用Ti6321合金,内部组织致密且无贯穿式的粗大柱状晶,力学性能达到同级别锻件标准,水平方向和竖直方向的各向异性不明显。