CMT冷金属过渡技术在管道外部根焊中的应用

在长输油气管道的焊接施工中,管道的根部打底焊接质量非常重要。与过去传统的根焊相比,应用CMT(cold metal transfer)冷金属过渡技术,在管道焊接尤其是管道的外部根焊上,焊接质量和焊接效率得到了非常大的提升,可以获得良好的焊接效果。介绍了CMT系统的组成以及技术特点,应用结果表明该方案具有可行性。

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/MAG焊接过程而言,CMT技术的电弧温度和熔滴温度比较"冷"。其特点是冷热循环交替,从而实现焊接机器人在MIG/MAG焊接中的无飞溅焊接以及钎焊0.3 mm超薄板。CMT技术的焊接系统适用于任何薄板、超薄板以及MIG钎焊镀锌板、碳钢与铝板的连接。

CMT冷金属过渡焊接技术动态研究

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,就必须减小热输入。CMT冷金属过渡技术第一次将送丝与熔滴过渡过程进行数字化协调,实现了焊接机器人在MIG/MAG焊接中的无飞溅焊接、0.3 mm超薄板的钎焊以及异种金属的焊接等。文中介绍了CMT冷金属过渡技术以及变极性、高效双丝CMT的工艺过程。综述了国内外学者对CMT工艺研究及其在超薄板、钢/铝焊接的应用成果。

CMT冷金属过渡焊接技术在HT250灰铸铁补焊中的应用

阐述了利用CMT冷金属过渡方法补焊HT250灰铸铁的焊接工艺及补焊结果,主要从CMT冷金属过渡方法的特点、HT250灰铸铁焊接工艺和补焊质量3个方面进行了论述和试验研究,总结CMT自动焊技术在补焊铸铁方面的经验,为灰铸铁铸件的补焊提供科学依据和技术参考。

封闭式电气设备焊接—CMT冷金属过渡焊接技术

密闭式电气设备的焊接质量是关系到产品的气密性乃至设备安全的关键因素,先进的焊接工艺决定了密闭式气箱的气密性,直接影响着设备的绝缘性能。为了保证气箱的气密性,要求在焊缝与安装件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焊缝质量,就必须减小热输入量,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/MAG焊接过程而言,CMT技术的电弧温度和熔滴温度比较冷,"其特点是冷热循环交替",从而实现焊接机器人在MIG/MAG焊接中的无飞溅焊接。

超薄板的MIG/MAG焊——CMT冷金属过渡技术

Fronius公司CMT(ColdMetalTransfer)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滴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,并回抽焊丝帮助熔滴脱落,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,可实现0.3mm以上薄板的无飞溅、高质量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。

超薄板的MIG/MAG焊——CMT冷金属过渡技术

CMT(ColdMetalTransfer)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滴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,并回抽焊丝帮助熔滴脱落,使熔滴过渡在几乎无电流的状态下进行。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。

冷金属过渡搭接焊镁铝异种金属接头组织及性能

采用冷金属过渡(CMT)焊接工艺,以HS201铜焊丝作为焊缝填充金属对AZ31镁合金和6061铝合金进行搭接焊接.测试了接头的抗剪强度和显微硬度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)对接头的组织成分及断口形貌进行了分析.结果表明,当焊接电流为109 A,电弧电压10.9 V,送丝速度4.9 mm/s,焊接速度0.45m/min时所得接头成形良好,最大抗剪强度为27.9 MPa.镁铜侧焊缝生成了Mg2Cu,MgCu2等金属间化合物,并且发生了氧化.铝铜侧焊缝生成了Al2Cu和Al-Cu-Mg三元金属间化合物.金属间化合物导致焊缝两侧熔合区显微硬度突增,最大值分别为铝铜侧242 HV和镁铜侧347 HV.断裂全部发生在镁铜侧熔合区,为典型的脆性断裂,焊接过程中镁侧熔合区的氧化与金属间化合物大量连续的生成是造成接头断裂的主要原因.

铝/裸钢板冷金属过渡点塞焊接头组织及力学性能

采用Al Si5铝合金焊丝,冷金属过渡方法对6061铝合金和裸钢板进行了搭接点塞焊试验,运用正交试验法优化工艺参数,分析了接头的界面结构特征及其性能.结果表明,采用上述方法成功实现了铝和裸钢板的连接,点焊接头成形美观、性能良好;工艺参数显著性顺序为裸钢板孔径大小、点焊时间、送丝速度;接头为典型的点熔钎焊接头,由钎焊结合区和熔焊结合区组成;接头上的缺陷主要是气孔;接头的最大抗拉剪载荷可达4 k N以上,断裂方式为撕裂型断裂.

汽车车身用铝合金冷金属过渡点塞焊工艺分析

采用Al Si5铝合金焊丝,冷金属过渡方法对汽车车身用6061铝合金进行了搭接点塞焊试验,研究了送丝速度、铝板孔直径、点塞焊时间对点塞焊接头焊点直径、焊核直径和拉伸载荷的影响.结果表明,送丝速度主要影响焊点直径的大小,点塞焊时间和铝板孔直径主要影响焊核直径和拉伸载荷.接头拉伸载荷主要取决于焊核直径的大小,焊核直径越大,拉伸载荷越大,与焊点直径关系不大.接头为典型的熔焊接头,焊缝主要由α-Al固溶体和Al-Si共晶相组成,点塞焊接头断裂方式为撕裂型断裂.

镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理

以AZ61镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/Q235裸钢板进行冷金属过渡熔钎焊试验研究,分析不同工艺参数对焊缝成形和力学性能的影响.并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理.研究结果表明:随着送丝速度的增加,接头最大抗拉载荷先升高后降低,当焊缝宽度较大时,断裂易发生在镁的热影响区,其最大抗拉载荷可达6 k N以上;焊缝及镁合金中的Al原子通过焊接过程扩散到界面上形成很薄的Fe-Al相反应层,从而实现了镁、裸钢板的有效连接.

冷金属过渡焊在不锈钢车体焊接中的应用研究

应用冷金属过渡焊(CMT)和MAG焊,对不锈钢城轨客车中0.8 mm和1.5 mm厚SUS301L奥氏体不锈钢薄板进行焊接试验,并对2种焊接方法进行了对比。采用CMT可以很好地完成0.8 mm薄板的焊接,采用MAG焊则很容易焊穿。还对比了厚1.5 mm焊接试件,CMT焊缝成形良好,且无焊接飞溅,MAG焊成形良好,但有较多飞溅;在相同压卡条件下,焊后试件最大变形量CMT焊的为1 cm,MAG焊的为1.5 cm,CMT焊的飞溅和变形均小于MAG焊的。CMT焊将在不锈钢车体焊接中得到广泛的应用。

焊接热输入对镁合金与镀铜钢冷金属过渡焊接接头性能和缺陷影响

利用冷金属过渡焊(CMT)对镁合金和镀铜钢异种金属进行焊接,填充材料选择AZ31镁合金焊丝,对焊接接头的显微组织进行检测,分析焊接接头的性能和缺陷。实验结果表明:Cu元素对镁合金在钢表面的润湿铺展起到良好的促进作用,焊接热输入影响Cu元素对镁/钢表面的润湿铺展效果。焊接接头产生富铜区,易产生裂纹,降低了焊接接头强度。经过拉伸测试,在焊接热输入为212.2J/mm时,焊接接头强度达到最大值3.99kN,但在焊接热输入达到254.6J/mm时,焊接强度反而降低,这是由于钎焊区生成了大量的中间层脆性化合物。焊接接头组织中检测到气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷的存在,这与母材表面的氧化膜和焊缝内应力有关。

铝合金/钢搅拌摩擦焊与冷金属过渡焊搭接接头的拉剪载荷及显微组织分析

分别采用搅拌摩擦焊和冷金属过渡焊进行铝合金与镀锌钢的焊接试验,通过对焊缝截面显微组织、界面层成分及显微硬度的对比分析,研究影响焊接接头拉剪载荷和失效形式的因素。结果表明:搅拌摩擦焊接头的拉剪载荷接近于母材,焊缝晶粒细小、组织致密,显微硬度高于冷金属过渡焊接头,铝合金-钢异种金属界面层的结合为通过"洋葱瓣"状结构的机械咬合和冶金结合,界面层厚度约为20μm,为Al-Zn固溶体;冷金属过渡焊接头的拉剪载荷较铝母材降低了37.8%,在熔合线附近断裂,熔合线附近为柱状晶,焊缝根部存在热裂纹,显微硬度较铝母材的降低了30%,界面层厚度约为5μm,为Al-Fe金属间化合物。

间隙及错缝对5A06铝合金冷金属过渡焊接头成形及力学性能的影响

针对3mm 5A06铝合金,进行了不同间隙及错缝量的冷金属过渡焊(CMT)工艺试验,并分析了间隙和错缝对接头成形及力学性能的影响。试验结果表明,间隙的存在会使保护效果受到影响,接头正面发黄,背面会出现焊丝送入时戳出的凹凸不平现象,当间隙较大时,焊缝背面会出现明显的氧化发黑现象,接头强度和延伸率随着间隙的增大而有一定程度的下降,建议工程中工件局部间隙≤0.5mm;错缝的存在,导致焊缝出现了不对称,高度低的一侧背部焊缝随着错缝量的增加边缘急剧过渡,随着错缝量的增大,接头强度和延伸率均呈下降趋势,建议工程中工件整体错缝量不超过厚度的15%,局部错缝量不超过厚度的20%。

410马氏体不锈钢块体材料的冷金属过渡焊电弧增材制造与性能表征

电弧增材制造具有效率高、成本低和不受成形尺寸限制等独特优势,在新型制造、修复领域拥有良好的应用前景。获得力学性能良好、显微组织均匀的电弧增材制造件是目前急需解决的问题。通过冷金属过渡焊(CMT)丝材电弧增材制造系统,制备了两种410马氏体不锈钢块体材料。光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和力学性能测试结果表明,现有工艺可制备显微组织均匀、硬度平均值为530HV、抗拉强度平均值为1196 MPa且延伸率均匀的沉积件。本工作还探讨分析了电弧增材制造件的力学性能特点及成因,并与锻造、激光增材制造等方法制得的H13热作模具钢的力学性能进行比较,分析了电弧增材制造件的性能与其他方法制备的工件性能存在差异的原因,考察了冷金属过渡电弧增材制造410不锈钢在修复件中使用的可行性,阐述了提升电弧增材制造件力学性能的方向。

TA5钛合金CMT+P混合过渡焊接工艺研究

在10 mm厚TA5钛合金板上开展了不同CMT(冷金属过渡技术)占比的CMT+P混合过渡单道堆焊试验。结果表明:较大的CMT占比,单道焊缝截面呈“门拱形”,不利于熔池对平板的润湿和焊缝的有效填充。将一个循环周期内的CMT数量保持为1,改变脉冲数量对润湿性改变不明显;同时,较高的Pulse/CMT切换频率会带来更大的飞溅。一个周期内Pulse与CMT的数量分别控制在60和20,不但焊缝成型较好,飞溅也抑制较好;对焊缝进行了射线检测,几乎没有气孔和其它缺陷。对焊接接头进行了金相和硬度检测,焊缝未出现硬化,满足使用要求,CMT-P混合过渡时焊缝区晶粒更为细小。

电流对7075-T6铝合金双丝脉冲冷金属过渡焊接接头组织和力学性能的影响

为提高7075-T6铝合金熔化焊接接头性能,提出了一种双丝脉冲冷金属过渡(DW-CMTP)焊接方法,并研究了双丝平均电流大小对6 mm厚7075-T6铝合金对接接头组织和力学性能的影响.结果表明,通过调控主、从丝电流可实现DW-CMTP焊接过程无明显飞溅且焊后接头成形效果良好;增加主、从丝平均电流分别能够促进熔深和熔宽;提高主丝平均电流可增大气泡上浮力,提高从丝平均电流则可加强熔池流动,以致均促进了焊缝中气体逸出,且从丝平均电流的增大对气孔降低效果更为显著;接头强度随主丝平均电流增大呈现先增加后降低的趋势,随从丝平均电流的增大则呈现先降低后增加的趋势,焊接接头最大强度达到389 MPa,为母材强度的70.8%.

交流冷金属过渡(Advanced CMT)技术的研究进展及其在增材制造中的应用

电弧增材制造技术是低成本金属零件快速成形的重要方法之一,零件的成形精度目前因电弧热输入量过高而无法精确控制,国内外使用冷金属过渡技术进行增材制造成为热点。交流冷金属过渡技术(Advanced CMT)既秉承了原冷金属过渡技术(CMT)无飞溅、焊速快、热输入量低的特点,又引入变极性的交流电模式,使焊接过程中的热量分布更合理,基材收到的热输入量进一步降低。通过对CMT技术和交流CMT技术的研究现状进行比较和分析,认为交流CMT技术以其更低的热输入量,更高的熔敷效率和焊接稳定性等优势而更适合应用于增材制造领域,并且下一步应该侧重于解决交流CMT技术下的凝固过程原位检测表征,以及热源模拟的进一步修正,为复杂件的精确成形奠定基础。

SUS301L不锈钢冷金属过渡焊搭接接头焊接工艺、微观组织及力学性能

随着我国轨道交通行业的飞速发展,车体减重对于节省能源意义重大。采用CMT冷金属过渡焊接技术对4-0.8 mm SUS301L-MT不锈钢搭接接头进行了工艺研究,获得最优工艺参数;同时,对焊接接头进行了宏观形貌、微观组织观察、力学性能以及变形测量。结果表明,在最优工艺参数下,焊缝成形美观,无明显缺陷,焊缝区组织主要为奥氏体柱状晶和枝晶状铁素体;焊接接头拉伸剪切最大力达到了22 234.42 N,硬度测试最小值均出现在焊缝区;焊后试板呈现波浪变形,最大Z方向变形量出现在试板边缘。