焊接基础知识133-MAG MIG焊-低热输入熔滴过渡形式的发展

图 1 短路过渡中熔滴过渡过程
在图 2 中示了传统短路过渡的过程。当焊丝接触到熔池（A），短路产生，电弧熄灭，电压降低，因短路电流增大。这会使熔滴进入熔池（B）。当焊丝与熔池
之间的联系中断（C），电弧重燃时。然后随着电弧重新引燃（D），循环重新开始。典型的循环频率为 50 到 150Hz。
Current 电流
电源，还需要特殊的送丝装置和焊枪。据相关报告介绍，该系统可以采用手工焊接（5），但大部分应用都是机械化或自动化，其中的部分原因为其需要操作大而 重的焊枪（4）。
图 4 CMT 工艺的送丝控制原理
总结
当问及他们对 MIG/MAG 工艺的进一步发展需求，制造商如下表示：减少飞溅（短路过渡期间），提高电弧稳定性，较低的未熔合缺陷倾向，更好的搭桥性能 （对装配间隙的精度要求降低）和全位置焊接性能。因此，这些都是最新的短弧过渡工艺的的主要优点。
设备的发展
现在，MIG/MAG 焊焊接设备在改善焊接的工艺稳定性和降低飞溅上与很大的发展，有不同的技术设备可供选择。
飞溅的产生与在电流上升–熔滴过渡阶段，熔融金属被电磁收缩力的剪切有关。电流上升率是关键，为了平衡保持熔滴过渡过程中保持较小的电流/电磁收缩力， 以控制随后的飞溅。为此，不同的设备制造商已经想出一些解决方案；所有涉及改善控制和电流分布的稳定性，以减少飞溅、改善热输入控制。要做到这一点， 所有的系统都依赖于数字控制的电源的发展，以及更精确的波形控制。这些系统包括福尼斯 Fronius 的冷金属过渡技术（CMT），伊达 EMW 的冷电弧技术， 林肯电气的表面张力过渡技术（STT），米勒的调节金属熔敷技术（RMDTM），肯比的 Fastroot 技术，Jetline 的短路控制技术（CSCTM）MIG，欧地希 DAIHEN 公司的控制搭桥过渡的技术（CBT），Merkle 的冷 MIG 技术和伊萨的 QSet™技术。
参考资料
1.
http://www.twi.co.uk/content/arcwelding_index.html#, date: 02/09/2010
2.
Raj B, Shankar V, Bhaduri A K: ‘Welding Technology for Engineers’, Alpha Science, Oxford, 2006
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短路过渡
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射流过渡
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脉冲
短路过渡具有低电流/热输入，使用细焊丝在焊丝和熔池间反复短路过渡反复短路过渡(1)，这种过渡方式适合薄板和全位置焊接，这种过渡方式下的熔池更好控
制。随着设备技术的不断发展，先进的整流技术和电子控制技术不断应用到这种工艺当中，包括对短路过渡控制或短路过渡稳定性的改进。
熔滴过渡
EWM HIGHTEC WELDING GmbH, Mündersbach, 2005
5.
Rosado T, Almeida P, Pires I, Miranda R, Quintino L: ‘Innovation in Arc Welding’,
5º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia de Moçambique, Maputo, September 2008
大部分的系统都是通过电源控制调节的。虽然每个人都有自己的特定的电流分布特性，都依赖于一个快速减少焊接电流电弧重燃之前立即（4-8）可以发生在 一个更可控的方式与传统的浸渍传递相比（见图 3）。因此，设备制造商声称，在飞溅的显著减少，热输入会降低 5-30%，可以焊接材料的厚度最小可以到 0.3mm（4,5），和高的间隙搭桥能力（最大可以到 4.8mm，（9））。
林肯 Lincoln STT 技术 图 3 不同电源的波形控制。伊达 EWM 冷电弧、米勒 Miller RMD、欧地希 Daihen CBT、Merkle 冷 MIG 和林肯 Lincoln STT 大多数系统之间的主要区别是它们是软件调节还是收硬件调节。唯一的例外是 Fronius CMT 系统，将导线的运动控制的焊接过程控制液滴的形成和脱离支持 （10,11）；见图 4。当短路发生时（B），送向工件的焊丝方向发生反转（A），焊丝回抽（C）。意味着在熔滴过渡过程中，电流非常低，熔滴的表面张力也很 低，由此可以降低热输入和飞溅（12）。短路结束后，送丝速度恢复到正向送丝（D）。在这种情况下，过程周期是随机的，变化频率通常在 70 赫兹（5）。除了
3.
The Lincoln Electric Company: ‘GMAW Welding Guide’, Cleveland, September 2006
4.
Goecke S F,: ‘Low Energy Arc Joining Process for Materials Sensitive to Heat’,
7.
Era T, Ueyama T: ‘Spatter reduction in GMAW by current waveform control’, Welding International, no.20, 2007
8.
Merkle Schweissanlagen-Technik GmbH: ‘The Merkle ColdMIG Process’, product information, Koetz, 2009
Welding current 焊接电流 Time 时间 Droplet 熔滴 Arc 电弧 Weld pool 焊缝熔池 Short circuit 短路 Current Change by Arc Length Control 电弧铲毒 引起的电流变化
欧地希 DAIHEN 的 CBT 技术
Voltage 电压 Current 电流 Conventional short arc 传统短路电弧 ColdMIG 冷 MIG
众所周知，在所有过渡方式中短路过渡的热输入最低。短路过渡时，当焊丝和熔池接触时，熔滴过渡过程发生(2)。由电源提供的电流将加热焊丝直到其开始熔 化，在这期间内的环绕焊丝的电磁场强度不断增加，电磁收缩力促使熔化部分与焊丝脱离（图 1）。
Electrode 电极
Droplet 熔滴
Arc 电弧
Pinch effect 电磁收缩力的影响
¾ 焊接知识 来自 TWI MIG/MAG 焊-地热输入熔滴过渡形式的发展
焊接知识 133 介绍
狮子十之八九
自从十九世纪四十年代后期开始，在设备领域，MIG/MAG 焊工艺已经过了几个发展阶段；熔滴从旱地过渡到焊接熔池有不同的方式。具体的过渡方式根据工 艺的操作过程确定。在历史上，它被认为是有三种主要的熔滴过渡方式：
Schmidt K-P, Fronius International GmbH, Wels, Austria (Personal communication, 16th November 2010)
12.
http://www.fronius.com, date: 13/09/2010
Phase 阶段 Arc burns 电弧燃烧 short circuit 短路 short circuit resolution 短路结束 renewed burn phase 电弧重新引燃
伊达 EMW 冷电弧技术
Pinch detection Current Wave Form 电流波形
米勒 Miller 冷电弧技术
6.
Peters A: ‘New technology ‘RMD’ [regulated metal deposition] and ‘Accu-Pulse’ provides superior weldability and improved
deposition rates in GMAW’, African Fusion, WeldHale Waihona Puke Baidung and Cutting, June 2004
9.
http://www.millerwelds.com, date: 20/09/2010
10.
Merkler M: ‘CMT - The new revolution in digital GMA welding’, Fronius International GmbH, Wels 2004
11.
Merkle 的冷 MIG 技术
Time 时间 Current 电流 Background Current 基值电流 Pinch Start 过渡开始 Short Exit Prediction 短路结束阶段 Peak Time 峰值时间 Peak Current 峰值电流 Tailout 斜率变化
Time 时间
Zero 零点
Arc Period 电弧燃烧阶段
Extinction 电弧熄灭
图 2 在 MIG/MAG 焊中，短路过渡期间的电流和电压变化
Voltage 电压
Short 短路
Reignition 重新引燃
短路过渡具有低电流/热输入，使用细焊丝在焊丝和熔池间反复短路过渡反复短路过渡(2)，这种过渡方式适合薄板和全位置焊接，这种过渡方式下的熔池更好控 制。传统的短路过渡的确定是随着电流和电压的反复不断波动，会产生非常大的金属飞溅。为了提高焊缝质量和效率，必须加强对电循环的控制。随着先进焊 接电源的发展，对短路过渡的控制越来越好。T