旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.

多电极耦合电弧形态研究

以数据采集卡和高速摄像机为硬件基础搭建多电极耦合电弧试验测试系统,对焊接电弧电信号和电弧图像进行同步采集,实现了对多电极耦合电弧的检测与分析.利用本系统详细分析了多电极耦合电弧的电弧行为,电弧在磁场中相互作用致使电弧偏向阴极,产生阴极极区效应,导致多电极耦合电弧行为发生变化.阴极极区效应在DE-GMAW焊工艺中促使旁路电弧偏移而降低了电弧的稳定性,但在arcing-wire GTAW焊工艺中提高了电弧稳定性,阴极极区效应改变交叉耦合电弧主电弧的行为,主电弧的电弧力可促使熔滴过渡.

旁路电源工作模式对Arcing-wire PAW电特性与熔滴过渡的影响

基于电弧可分离性,以焊丝为导引电极建立分体等离子弧,研究不同旁路工作模式下焊接参数对熔滴过渡行为的影响.结果表明,旁路为恒流模式时,随着旁路电流的增加熔滴稳定快速过渡,随着送丝速度的增加过渡频率增加,但其达到8.2 m/min时会使焊丝来不及熔化;在熔滴过渡瞬间,旁路及等离子弧电压均发生明显波动但两者趋势相反,而旁路及等离子弧电流均无波动.旁路为恒压模式时,随着旁路电压及送丝速度的增加,熔滴稳定而快速地过渡,但旁路电压过大时会出现失稳现象;在熔滴过渡瞬间,旁路及等离子弧电压、旁路电流、甚至等离子电流都出现明显波动.

旁路熔丝耦合电弧高速焊电弧行为研究

汽车车身焊接的高节拍、高效率和高品质对焊接工艺和焊接质量提出了新的挑战,传统弧焊难以满足车身高速焊接的要求。针对此问题提出了旁路熔丝耦合电弧焊接工艺,利用等离子电弧和旁路熔丝电弧耦合,两电弧电流可通过两个独立电源分开调整,实现母材热输入和金属熔敷分开调整,为薄板高速焊提供了新的方法。实验中搭建旁路熔丝耦合电弧焊接系统,利用电信号采集系统对两个电弧电压和电流进行采集,借助高速摄像同步系统对电弧图像和熔滴过渡过程进行监测,研究等离子电弧与旁路熔丝电弧耦合机理,分析旁路熔丝电弧对等离子电弧行为和熔滴过渡过程的影响。结果表明:熔滴过渡过程稳定,实现无飞溅过渡,旁路熔丝电弧电流增加,改变等离子电弧和旁路熔滴电弧热力作用,熔滴过渡直径相应减小,熔滴过渡频率增加;熔滴过渡过程实现无飞溅过渡,熔滴与工件"短路"后,等离子电弧电压和旁路熔丝电弧电压产生波动;旁路熔丝耦合电弧高速焊薄板搭接焊缝成形良好。