交流脉冲MIG焊接铝合金薄板的工艺特性

交流脉冲MIG焊其焊缝熔深及焊丝熔化速度不仅与焊接电流有关，而且与负极性比率有关。当负极性比率等于零即直流且焊丝为正极性的MIG焊时，其焊缝熔深最大，焊丝熔化系数最小，熔敷速度最小；随着负极性比率增加，焊缝熔深减小，同时焊丝熔化系数增加，熔敷速度增加。交流脉冲MIG焊接铝合金薄板时，通过调整焊接电流及负极性比率，形成浅焊缝熔深的同时，形成较高的熔敷速度，从而可以提高焊接速度，避免出现烧穿及熔池下塌现象，保证焊接质量。     

变极性脉冲MIG焊接工艺

直流且焊丝为正极性的脉冲MIG焊，电孤稳定，焊缝熔深大，焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌。容易产生咬边等焊接缺陷。直流且焊丝为负极性的MIG焊，电弧沿焊丝上爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，容易出现融合不良、凸焊道等焊接缺陷。变极性脉冲MIG焊，焊丝为正极性时控制焊丝熔化及熔滴过渡，焊丝为负极性时电弧沿焊丝上爬促进焊丝熔化及减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深形成浅熔深的特性，焊接薄板具有独特优势，是MIG焊的最新研究进展。     

变极性脉冲MIG焊的控制

研究变极性脉冲MIC焊的主要目的是控制形成浅焯缝，高效焊接铝合金薄板变极性脉冲MIG蚌的控制系统由逆史控制系统和单片机控制系统构成。控制系统协调控制电弧极性、电弧稳定性、焊丝熔化及熔滴过渡、电弧电压等焊接参数，获得稳定的焊接过程。变极性脉冲MIG焊在电弧EP极性时，利用脉冲电流熔化焊丝、形成熔滴过渡，电弧EN极性时电弧沿焊丝端上爬，EN极性电孤促进焊丝熔化、减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深，焊接薄板时其有独特优势。     

VP PMIG焊接电弧能量控制

研制了基于DSP控制的逆变式交流脉冲MIG焊接系统,并用于薄板铝合金焊接.对电弧形态、焊丝熔化速度、焊缝尺寸的影响规律等进行了实验研究.实验表明,随着EN极性占整个变极性电流周期比率提高,焊丝熔化速度增大,电弧热输入减少,焊缝熔深变浅.这些特征可以用于解决薄板焊接的烧穿问题.     

脉冲MIG焊不稳定过渡过程的观察与分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下脉冲MIG焊焊接过程的电信号,借助电信号小波分析设备对不稳定焊接过程进行了宏观分析,并对焊接熔滴过渡过程中的不稳定现象进行了高速摄像观察.观察发现,脉冲MIG焊不稳定焊接过程呈现出多种熔滴过渡形式,过渡熔滴形状多样,熔滴尺寸不均匀,熔滴形成过程中重心不稳,熔滴爆炸引起飞溅以及熔池振荡.通过对焊接过程不稳定现象的观察与分析,指出焊丝熔化能量的随机性以及熔滴上综合作用力的随机性是熔滴尺寸具有不确定性的根源.对脉冲MIG焊焊接过程不稳定现象的研究将有利于对焊接工艺性能进行有效控制.     

交流MIG焊接的电流换向维弧研究

交流MIG焊可通过调节EP极性和EN极性的比例来控制焊缝熔深和焊丝熔化速度,有利于薄板焊接,但交流MIG焊在EP极性和EN极性变化时容易产生断弧。研究了一种维弧电路,在EP极性和EN极性变化时刻能输出很高的重引弧电压来帮助电弧重新引燃。可有效解决薄板高速焊接时的烧穿问题。     

双丝MIG焊焊缝成形试验研究

为了研究双丝焊焊接效果的影响机理,利用高速摄像和电信号结合的方法,观察了双丝脉冲MIG焊的熔滴过渡,研究了熔滴过渡的特点;针对双丝MIG焊高熔敷效率的特点,对不同焊接参数下单丝焊和双丝脉冲MIG焊的熔敷速度和焊缝成形进行了对比分析.试验结果表明,采用脉冲喷射过渡方式,可获得稳定的双丝MIG焊接过程,在相同焊接质量的条件下,双丝焊的熔敷效率和焊接速度明显高于单丝焊,焊缝成形系数更好,同时减小了由于高速焊接造成的焊缝咬边的倾向,而且试验所测的焊缝宽度,与预测焊缝宽度的三维模拟方程的模拟值基本一致.     

铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

脉冲MIG焊工艺研究与优化控制

研制了数字化脉冲MIG焊电源,研究其焊接工艺过程的优化控制.优化起弧方式,提高了起弧成功率,起弧点熔深效果良好;在电源输出端采用R-C滤波电路可以滤除电压中的高频干扰,达到降低弧压的目的;对熔滴过渡进行优化控制研究,对各种不同焊丝的一脉一滴临界电流曲线进行标定;采用变频控制方案对弧长进行有效控制,并引入先进先出(FIF...     

铝合金DC CMT与P-MIG混合过渡焊特征分析

焊丝的熔化速率及焊缝的熔深不仅与热输入有关,而且与焊接的过渡形式及熔滴温度相关。在相同的热输入情况下,直流CMT(DC CMT)与脉冲MIG(P-MIG)以一定的比例组合实现混合过渡焊,使焊丝的熔化量、焊缝的熔深、熔宽发生变化。结果表明,DC CMT焊时焊丝的比熔化量最大,P-MIG焊时焊丝的比熔化量最小;DC CMT焊的熔深最大。焊接铝合金时,通过调整DC CMT与PMIG的比例,可以避免出现焊接熔合不良、烧穿及熔池下塌现象。     

铝合金AC-P-MIG焊丝熔化速度与焊缝成形

铝合金AC—P—MIG焊丝熔化速度主要受焊接电流、BEN比率的影响,在相同BEN比率下,焊丝熔化速度随焊接电流的增大而增大;在相同电流下,焊丝熔化速度随着EN比率的增大而增大．由于阴阳极等效压降的不同及电弧形态特征的差异,随着BEN比率的增加,焊丝得到更有效、更多能量的加热,故熔化速度加快．在同样送丝速度与焊接速度下,随着BEN比率的增加,焊接电流减小,熔深、熔宽减小,余高显著增大．因此AC-P—MIG可以有效解决薄板焊接易烧穿问题,并且可以提高搭接间隙范围,实现薄板的高速、高质量焊接．     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.     

脉冲电压峰值对双丝脉冲MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响

建立了双丝M IG焊工艺试验研究平台,该试验平台主要由Tandem型双丝焊系统、信号采集系统、高速摄像(摄影)系统以及脉冲控制系统等部分组成.在此基础上研究了脉冲电压峰值对双丝脉冲M IG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明,前丝脉冲峰值电压对熔滴过渡的影响比较显著.前丝脉冲峰值电压较低时,熔滴过渡形式为射滴过渡,前丝脉冲峰值电压较高时熔滴过渡形式为一脉一滴过渡形式,过大的前丝脉冲峰值电压的熔滴过渡形式为大滴过渡.前丝脉冲峰值电压越高,焊缝熔宽和熔深越大,过高的前丝脉冲峰值电压会导致焊缝表面质量恶化.     

Self-adjusting dynamic characteristics of pulsed MIG welding for aluminum alloys

Pulsed MIG welding is suitable for aluminum alloys welding, because spray transfer and excellent profile can be arrived during whole welding current range, and the energy of droplet can be controlled to overcome losing of alloy elements with lower melting and steam point by controlling pulse current and pulse time. Because of the special physic properties of aluminum alloys, there are different requirements for pulsed MIG welding between starting arc short circuit and drop transfer short circuit, pulse period and base period. In order to satisfy the need of aluminum alloys MIG welding, self-adjusting dynamic characteristics are designed to output different dynamic characteristics in different welding startes. The self-adjusting dynamic characteristics of pulsed MIG welding are achieved through a short circuit controller and a dynamic electronic inductor. The welding machine(AL-MIG 350) with self-adjusting dynamic characteristics has a high rate of successfully starting arc up to 96%, and the short circuit time during transfer is less than 1ms, in the mean time, the arc is stiffness, spatter is low and weld appearance is good.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配. 借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究. 结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复合焊相一致,由于激光束的指向性,焊缝熔深受激光能量密度影响较大,因此焊缝熔深与激光功率呈正比,与焊接速度、离焦量的绝对值呈反比,焊接电流与光丝间距的影响不大;焊缝熔宽受电弧参数影响较大,且熔宽与熔池面积变化有一一对应关系,熔池面积变大,熔宽增加;余高与熔敷速度有关,因此焊接电流越大、焊接速度越小,余高越大.此外高能量密度激光热源的加入突出了多股绞合焊丝的自旋转特性的优势,特别是焊接电流在130 ~ 200 A范围内,随着焊接电流的增加,多股绞合焊丝的旋转频率增加,旋转特性带来的拓展焊缝宽度及对焊接气孔的抑制等优势更为明显.     

新型双脉冲MIG焊接电源

为提升双脉冲MIG焊接设备的整体性能,研制了一台基于全碳化硅功率器件的双脉冲MIG逆变焊接电源,逆变频率可达100 kHz,有利于实现电弧的精细化控制.以STM32F405RGT6为控制核心,搭建了逆变焊机的控制系统硬件电路,其由主控制电路、数字面板以及送丝控制电路等构成.根据双脉冲MIG焊的任务需求设计了相应的控制软件,采用增量式PID算法控制输出量,通过单脉冲输出+脉动送丝控制,实现双脉冲焊接.结果表明,所研制的逆变焊接电源具有快速的动态响应,能有效配合脉动送丝进行焊接,焊缝鱼鳞纹清晰,无明显缺陷.     

场效应管逆变式方波交流MIG焊接电源的研制

交流MIG焊接方法过去认为是不能实现的。近年来在直流MIG焊接法研究中发现磁偏吹的不良作用严重影响了MIG焊接质量及其在厚板深坡口和角缝焊接中的应用。因而作者提出了用交流电源实现MIG焊接的方法克服磁偏吹。本文提出了交流MIG焊接电弧控制法,详细介绍了作者研制成的方波交流MIG焊接电源,主要是方波交流逆变器。论述了元器件选择、保护及为实现电弧稳定而采取的一些措施,初步实现了方波交流MIG焊接,并对方波频率、正负极性比率及电流反向速度对焊接电弧稳定性的影响得到了定性认识,为进一步发展交流MIG焊接打下了基础。