单电源VPPA-GTA双面穿孔焊缺陷机理分析与工艺优化

针对铝合金传统单电源VPPA-GTA双面穿孔焊缝黑色氧化物夹渣问题,借助电信号传感、图像采集及图像处理手段对缺陷机理进行探究,获取焊接匙孔形成前后的电弧电压及电弧形态变化。分析发现匙孔形成后穿透电弧截面积明显变小,工件上阴极斑点大幅消失,造成工件反极性电压阶跃下降,阴极雾化作用减弱。为消除黑色氧化物夹渣缺陷,提出一种新型单电源VPPA-GTAW双态电弧穿孔焊接方法。通过优化变极性等离子弧电源DCEN段和DCEP段输出电流的流向,可在电源不同输出时间段形成等离子焊枪与工件间的正极性等离子电弧和等离子焊枪与TIG焊枪间的反极性穿透电弧。这两种电弧交替形成的双态电弧兼具变极性等离子弧的氧化膜清理作用和单电源穿孔电弧能量集中的优点,可获得良好的焊缝成形。