表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究 - 副本
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 2 STT 实际焊接电流焊接电压波形
收稿日期 :1997 - 07 - 23 张富巨 ,男 ,副教授 ,从事高效率焊接方法与焊接自动化研究与教学.
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
试验表明 ,基值电流与送丝速度对飞溅率 Ψ 的影响最为显著.
关键词 熔滴过渡 ;短路电流 ;飞溅 ;表面张力过渡 中图法分类号 TG 444
熔化极电弧焊是现代工业领域应用最为广泛 的金属结构主体制造技术之一. 其焊接质量不仅受 诸多工艺因素影响 ,还与熔滴过渡密切相关. 在传 统 CO2 气体保护短路过渡工艺焊接中 ,飞溅大是 40 余年来工程焊接界一直攻关的焊接难题之一. 人们广泛研究了传统焊接电源 、焊接材料 、焊接工 艺因素对焊接飞溅的影响规律 ,并发明了诸多工程 控制技术 ,如 :Ar + CO2 混合气体保护 、二次回路电 感调节 、脉动送丝机构 、活性与药芯焊丝 、电弧能量 参数匹配等[1 ] ,这些传统技术虽能有效地减小焊 接飞溅率 ,但总不能达到人们理想的效果. 随着电 子弧焊电源的工业化应用 ,90 年代初期 ,美国的工 程焊接专家把熔滴的空间状态 (尺寸 、形状与位置) 和与该状态电弧对应的最佳电流电压波形真正联 系起来并加以自适应控制 ,在降低实芯焊丝 CO2 焊接飞溅率技术上实现了革命性的进步[2 ] . 本文 研究了最新波形控制电源及其表面张力过渡的工 艺因素对焊接飞溅的影响规律 ,为 CO2 气氛下短 路过渡工艺的更广泛应用提供了最新的实验参考.
4 表面张力过渡飞溅及其它特征
表 2 中同时给出了表面张力过渡工艺条件下 的飞溅颗粒尺寸及飞溅比例. 统计分析表明 ,小颗 粒飞溅物 (直径小于 0. 5 mm) 在各种实验条件下 一般都占总飞溅量的 70 %以上 ,这说明表面张力 过渡工艺中液桥的爆炸能量很低 ,熔滴被爆炸能量 击碎分解 (或整滴抛出) 的机率极低 ,这一点还可从 大颗粒飞溅物数量上加以映证. 表 2 的每组实验期 间熔滴过渡次数约为 600 0 次 ,平均每千个熔滴 中仅有 1～2 个直径大于 0. 5 mm 的飞溅颗粒. 图 9 为表面张力过渡中飞溅颗粒的光镜放大照片 ,规 则的球体似乎可以说明该飞溅应产生于熔滴的最 高温度阶段 (早期短路瞬间) . 飞溅颗粒细小是表面张力过渡工艺的显著特 征 ,近缝区坡口及焊道上几乎见不到飞溅物 ,完全 勿须进行焊道层间的飞溅清理 ,这一技术优势十分 有利于高精度的自动化焊接以及 CO2 气体保护焊 的作业环境改善和作业效率的进一步提高. 表面张力过渡工艺还具有弧光幅射低 、焊接烟 尘成倍减小等特点 ,这与表面张力过渡工艺的电弧
程度更差时 ,还会导致“栽丝”和焊丝成段爆断的非 大 ,飞溅相应增多.
稳定现象.
总之 ,实芯焊丝 CO2 气体保护焊采用表面张
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
干伸长 L g/ mm
气体流量 焊接速度 QL/ L ·min- 1 V W/ mm ·s- 1
1
350
75
76. 2
10
2
480
75
76. 2
10
3
488
75
76. 2
10
4
420
50
76. 2
10
5
420
100
76. 2
10
6
420
50
63. 5
10
7
420
50
88. 9
10
8
420
50
76. 2
第 6 期
张富巨等 :表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究
63
必然发生的物理过程 ,早期短路瞬间的电流强度直
接决定了熔滴与熔池接触瞬间的焦耳 —楞次热 Q
的大小 ( Q
=
0.
24
I
2 b
Rt)
,
Ib
越大 ,
Q
也越大 ,微小
的早期短路接触处的热输入功率就越大 ,接触处的
加热速率和能量聚集就更快 ,短路小桥的汽化爆炸
第 30 卷第 6 期 1997 年 12 月
武汉水利电力大学学报 J . Wuhan Univ. of Hydr. & Elec. Eng.
Vol. 30 No. 6 Dec. 1997
表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究
张富巨 张建强
(动力与机械工程学院)
摘要 研究了 CO2 气体保护条件下诸工艺因素对表面张力过渡时焊接飞溅的影响规律 ,并分析了其影响机理.
动性的同时也增大了其表面张力 ,使得熔滴与熔池 池的平均温度降低 ,熔池宽度方向尺寸减小 ,熔滴
接触面积更小 ,接触后期铺展更缓 ,电流的焦耳 — 与熔池接触面温差增大 ,这将引起熔滴与熔池的润
楞次热 Q 作用在更小面积上且作用时间增长 ,最 湿性降低 ,熔池表面张力对熔滴的作用力减弱 ,从
终增大了该小桥的爆炸能量而飞溅率增大. 若匹配 而导致早期短路时间增长 ,短路液桥的爆炸能量增
12
9
420
50
76. 2
10
10
420
50
76. 2
10
11
420
50
76. 2
10
12Байду номын сангаас
420
50
76. 2
20
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
25
3. 65
20
5. 55
20
3. 76
20
3. 76
表 2 飞溅率 Ψ 观测数据 (部分)
丝速度是分别调节的 (表面张力过渡电源既不是恒 (用飞溅率 Ψ 最小表征) 的干伸长范围 ,图 6 工艺
压源也不是恒流源) . 平均焊接电流应与送丝速度 条件时为 8～12 mm 最佳.
匹配 ,如在试验参数中 , Ip/ Ib 为 420 A/ 50 A 时 , V f 在 6 3 ～ 7 6 mm / s范 围 内 飞 溅 率 很 低 ( 约 为 0. 5 %) ,说明匹配恰当 ,而实验条件下用 89 mm/ s 的送丝速度时 ,飞溅率增大了 3 倍 ,说明匹配不当 , 原因在于小电流高送丝速度导致了电弧电压偏低 , 熔滴过小即与熔池短路 ,低的燃弧率 (燃弧时间与 周期之比) 降低了熔滴和熔池的温度 ,减小了其流
CO2 焊 ② 4. 44～23. 0 FCAW 2. 6～8. 40
STT 0. 2～2. 99
统计飞溅率 统计飞溅率比例
( %)
( %)
9. 38
100
4. 89
52
1. 06
11
注 : ①统计范围 : < 1. 0～1. 2 mm 细径焊丝 ,100 %CO2 气体保护 ; ②指传统的实芯焊丝 CO2 气体保护焊.
不同工艺条件对焊接飞溅率的影响规律. 由图 3 可 见 ,峰值电流 Ip 对飞溅率 Ψ 的影响不显著 , 因为 Ip 是在上一个熔滴过渡完成之后的燃弧阶段才输 出 ,其大小的变化只影响到再燃弧的可靠性 、下一
要产生飞溅的熔滴短路期间 (图 2 中 t11 , t12) . 基值电流 Ib 对飞溅率的影响极其显著 ( 见图
气体流量对飞溅率的影响极小 (见图 7) . 实验 水平下 ( CO2 流量为 15 、20 、25 L/ min 时) 的飞溅 率观测值增量ΔΨ 仅为 0. 2 % ,当 CO2 流量超过 20 L/ min 时飞溅率有所下降 ,可能是热压缩作用 的增强 、等离子流力增大而致. 对于低线能量的短路过渡焊接而言 ,焊接速度 V w 与飞溅率有正相关关系 (见图 8) . V w 增大 ,熔
机率就更大 ,当然飞溅量也就增大. 根据焦耳 —楞 次定律 , 假定熔滴端部与熔池的接触电阻 R 为 0. 4 3 3 3 Ω , 短 路 时 间 t 为 9 . 3 ×1 0 - 4 s , 把 Ib 从 50 A 分别增加到 75 A 和 100 A ,接触处的电流产 热 Q 则分别增加了 1. 25 倍和 39 倍.
6 4
武汉水利电力大学学报
1997
力过渡技术后 ,虽然仍有焊接飞溅产生 ,但飞溅率 仅为传统技术的 10 %左右 、为药芯焊丝电弧焊的 20 %左右 (见表 3) ,这将使传统的 CO2 焊接技术如 虎添翼 ,应用领域将更加广阔.
表 3 CO2 焊接方法的飞溅率 ①
焊接方法
飞溅率范围 ( %)
4) ,实验水平下 Ψ 增加了 5 倍 ,这说明短路过渡条 件下 ,早期短路瞬间的焊接电流强度与 Ψ 密切相
熔滴的形成速度与尺寸 ,根本没有持续并作用到主 关. 在短路过渡工艺中 , 熔滴与熔池的早期短路是
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
感量的精密天平测定.
图 1 飞溅率测定实验装置 1 —CO2 气瓶 ;2 —送丝机构 ;3 —STT 电源 ;4 —B INZEL
焊枪 ;5 —磁力切割小车 ;6 —飞溅收集罩 ;7 —工件
2 ST T 的实际电流 、电压波形
图 2 是实验设备的实际输出焊接电流和焊接 电压波形. 每一周期中出现的双峰锯齿形脉冲波
2. 03
16. 3
27
73
4 23. 146 3 0. 094 9
0. 41
1. 0
9
91
5 22. 438 1 0. 670 9
2. 99
29. 0
19
81
6 19. 421 9 0. 124 3
0. 64
8. 0
30
70
7 27. 042 8 0. 536 8
1. 99
51. 0
53
47
8 23. 087 0 0. 106 2
图 3 峰值电流对飞溅率的影响 图 4 基值电流对飞溅率的影响 图 5 送丝速度对飞溅率的影响
图 6 干伸长对飞溅率的影响 图 7 气体流量对飞溅率的影响 图 8 焊接速度对飞溅率的影响
从图 5 可见 ,送丝速度对飞溅率的影响较为显
干伸长对表面张力过渡飞溅率的影响较小 (见
著 ,这说明表面张力过渡电源的平均输出电流与送 图 6) ,实验表明 ,一定工艺条件下应有一个最佳
0. 46
3. 7
26
74
9 22. 650 0 0. 045 3
0. 20
0. 7
3
97
10 13. 267 3 0. 134 0
1. 01
1. 5
8
92
11 14. 149 7 0. 070 5
0. 50
1. 0
4
96
12 23. 707 9 0. 211 0
0. 89
5. 3
21
79
注 : ①大颗粒飞溅物重量 ÷总飞溅物重量 ×100 %(重量百分比) ; ②小颗粒飞溅物重量 ÷总飞溅物重量 ×100 %(重量百分比) .
表面张力过渡的主要工艺因素对焊接飞溅率 不造成熔滴分解和移位 ,但在爆炸压力作用处产生
Ψ 的影响试验条件见表 1. 表 2 是表 1 试验条件下 局部变形 ; (3) 短路瞬间的低能爆炸将使熔滴与熔
的试验结果 ,其中每组观测数据均是 3 次重复试验 池点接触之后高速过渡到近似面接触 ; (4) 熔滴内
6 2
武汉水利电力大学学报
1997
中 ,先出现的为缩颈脉冲 ( a) , 后出现的是燃弧脉 式下每一个熔滴过渡周期均经历早期短路 、形成短
冲 ( b) . 下文中的峰值电流 Ip 指燃弧脉冲的振幅.
路小桥 、缩颈后期形成缩颈小桥过程 ; (2) 短路接触
3 实验与分析
瞬间和缩颈断裂之前发生爆炸 ,但爆炸能量远低于 传统技术 (即低能爆炸) ,而且短路接触瞬间的爆炸
组号
焊丝消耗 重量 g
飞溅物 总重
g
飞溅率 ( %)
大颗粒飞溅 大粒飞溅
物个数/ 个
比例 ①
( Φ > 0. 5 mm) ( %)
小粒飞溅 比例 ② ( %)
1 22. 561 3 0. 349 7
1. 55
8. 3
31
69
2 21. 143 4 0. 295 0
1. 40
16. 5
29
71
3 21. 182 3 0. 430 0
数据的平均值. 为便于分析讨论 ,对表面张力过渡 部不发生 CO 气体聚集及爆炸 。
的微观物理行为作以下假定 : (1) 表面张力过渡方 图 3 至图 8 分别给出了表面张力过渡方式下
表 1 STT 工艺与飞溅率的试验条件 (部分)
组号
峰值电流 Ip/ A
基值电流 送丝速度
Ib/ A
V f/ mm ·s- 1
1 飞溅率测定装置
实验设备采用美国林肯公司 1995 年生产的 INV ER TEC ST TTM表面张力过渡电源及 L N - 742 四辊轮恒速送丝机构 、Φ 1. 0 H08Mn2Si 镀铜实芯 焊丝. 为排除干伸长 、焊枪倾角 、焊接速度等半自动 操作因素对飞溅率的影响 ,将焊枪固定在 CGD325 磁轮切割小车上以实现焊接过程的自动进行 (见图 1) ,采用直流反极性接法 ,飞溅金属量用万分之一
收稿日期 :1997 - 07 - 23 张富巨 ,男 ,副教授 ,从事高效率焊接方法与焊接自动化研究与教学.
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
试验表明 ,基值电流与送丝速度对飞溅率 Ψ 的影响最为显著.
关键词 熔滴过渡 ;短路电流 ;飞溅 ;表面张力过渡 中图法分类号 TG 444
熔化极电弧焊是现代工业领域应用最为广泛 的金属结构主体制造技术之一. 其焊接质量不仅受 诸多工艺因素影响 ,还与熔滴过渡密切相关. 在传 统 CO2 气体保护短路过渡工艺焊接中 ,飞溅大是 40 余年来工程焊接界一直攻关的焊接难题之一. 人们广泛研究了传统焊接电源 、焊接材料 、焊接工 艺因素对焊接飞溅的影响规律 ,并发明了诸多工程 控制技术 ,如 :Ar + CO2 混合气体保护 、二次回路电 感调节 、脉动送丝机构 、活性与药芯焊丝 、电弧能量 参数匹配等[1 ] ,这些传统技术虽能有效地减小焊 接飞溅率 ,但总不能达到人们理想的效果. 随着电 子弧焊电源的工业化应用 ,90 年代初期 ,美国的工 程焊接专家把熔滴的空间状态 (尺寸 、形状与位置) 和与该状态电弧对应的最佳电流电压波形真正联 系起来并加以自适应控制 ,在降低实芯焊丝 CO2 焊接飞溅率技术上实现了革命性的进步[2 ] . 本文 研究了最新波形控制电源及其表面张力过渡的工 艺因素对焊接飞溅的影响规律 ,为 CO2 气氛下短 路过渡工艺的更广泛应用提供了最新的实验参考.
4 表面张力过渡飞溅及其它特征
表 2 中同时给出了表面张力过渡工艺条件下 的飞溅颗粒尺寸及飞溅比例. 统计分析表明 ,小颗 粒飞溅物 (直径小于 0. 5 mm) 在各种实验条件下 一般都占总飞溅量的 70 %以上 ,这说明表面张力 过渡工艺中液桥的爆炸能量很低 ,熔滴被爆炸能量 击碎分解 (或整滴抛出) 的机率极低 ,这一点还可从 大颗粒飞溅物数量上加以映证. 表 2 的每组实验期 间熔滴过渡次数约为 600 0 次 ,平均每千个熔滴 中仅有 1～2 个直径大于 0. 5 mm 的飞溅颗粒. 图 9 为表面张力过渡中飞溅颗粒的光镜放大照片 ,规 则的球体似乎可以说明该飞溅应产生于熔滴的最 高温度阶段 (早期短路瞬间) . 飞溅颗粒细小是表面张力过渡工艺的显著特 征 ,近缝区坡口及焊道上几乎见不到飞溅物 ,完全 勿须进行焊道层间的飞溅清理 ,这一技术优势十分 有利于高精度的自动化焊接以及 CO2 气体保护焊 的作业环境改善和作业效率的进一步提高. 表面张力过渡工艺还具有弧光幅射低 、焊接烟 尘成倍减小等特点 ,这与表面张力过渡工艺的电弧
程度更差时 ,还会导致“栽丝”和焊丝成段爆断的非 大 ,飞溅相应增多.
稳定现象.
总之 ,实芯焊丝 CO2 气体保护焊采用表面张
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
干伸长 L g/ mm
气体流量 焊接速度 QL/ L ·min- 1 V W/ mm ·s- 1
1
350
75
76. 2
10
2
480
75
76. 2
10
3
488
75
76. 2
10
4
420
50
76. 2
10
5
420
100
76. 2
10
6
420
50
63. 5
10
7
420
50
88. 9
10
8
420
50
76. 2
第 6 期
张富巨等 :表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究
63
必然发生的物理过程 ,早期短路瞬间的电流强度直
接决定了熔滴与熔池接触瞬间的焦耳 —楞次热 Q
的大小 ( Q
=
0.
24
I
2 b
Rt)
,
Ib
越大 ,
Q
也越大 ,微小
的早期短路接触处的热输入功率就越大 ,接触处的
加热速率和能量聚集就更快 ,短路小桥的汽化爆炸
第 30 卷第 6 期 1997 年 12 月
武汉水利电力大学学报 J . Wuhan Univ. of Hydr. & Elec. Eng.
Vol. 30 No. 6 Dec. 1997
表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究
张富巨 张建强
(动力与机械工程学院)
摘要 研究了 CO2 气体保护条件下诸工艺因素对表面张力过渡时焊接飞溅的影响规律 ,并分析了其影响机理.
动性的同时也增大了其表面张力 ,使得熔滴与熔池 池的平均温度降低 ,熔池宽度方向尺寸减小 ,熔滴
接触面积更小 ,接触后期铺展更缓 ,电流的焦耳 — 与熔池接触面温差增大 ,这将引起熔滴与熔池的润
楞次热 Q 作用在更小面积上且作用时间增长 ,最 湿性降低 ,熔池表面张力对熔滴的作用力减弱 ,从
终增大了该小桥的爆炸能量而飞溅率增大. 若匹配 而导致早期短路时间增长 ,短路液桥的爆炸能量增
12
9
420
50
76. 2
10
10
420
50
76. 2
10
11
420
50
76. 2
10
12Байду номын сангаас
420
50
76. 2
20
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
20
3. 65
25
3. 65
20
5. 55
20
3. 76
20
3. 76
表 2 飞溅率 Ψ 观测数据 (部分)
丝速度是分别调节的 (表面张力过渡电源既不是恒 (用飞溅率 Ψ 最小表征) 的干伸长范围 ,图 6 工艺
压源也不是恒流源) . 平均焊接电流应与送丝速度 条件时为 8～12 mm 最佳.
匹配 ,如在试验参数中 , Ip/ Ib 为 420 A/ 50 A 时 , V f 在 6 3 ～ 7 6 mm / s范 围 内 飞 溅 率 很 低 ( 约 为 0. 5 %) ,说明匹配恰当 ,而实验条件下用 89 mm/ s 的送丝速度时 ,飞溅率增大了 3 倍 ,说明匹配不当 , 原因在于小电流高送丝速度导致了电弧电压偏低 , 熔滴过小即与熔池短路 ,低的燃弧率 (燃弧时间与 周期之比) 降低了熔滴和熔池的温度 ,减小了其流
CO2 焊 ② 4. 44～23. 0 FCAW 2. 6～8. 40
STT 0. 2～2. 99
统计飞溅率 统计飞溅率比例
( %)
( %)
9. 38
100
4. 89
52
1. 06
11
注 : ①统计范围 : < 1. 0～1. 2 mm 细径焊丝 ,100 %CO2 气体保护 ; ②指传统的实芯焊丝 CO2 气体保护焊.
不同工艺条件对焊接飞溅率的影响规律. 由图 3 可 见 ,峰值电流 Ip 对飞溅率 Ψ 的影响不显著 , 因为 Ip 是在上一个熔滴过渡完成之后的燃弧阶段才输 出 ,其大小的变化只影响到再燃弧的可靠性 、下一
要产生飞溅的熔滴短路期间 (图 2 中 t11 , t12) . 基值电流 Ib 对飞溅率的影响极其显著 ( 见图
气体流量对飞溅率的影响极小 (见图 7) . 实验 水平下 ( CO2 流量为 15 、20 、25 L/ min 时) 的飞溅 率观测值增量ΔΨ 仅为 0. 2 % ,当 CO2 流量超过 20 L/ min 时飞溅率有所下降 ,可能是热压缩作用 的增强 、等离子流力增大而致. 对于低线能量的短路过渡焊接而言 ,焊接速度 V w 与飞溅率有正相关关系 (见图 8) . V w 增大 ,熔
机率就更大 ,当然飞溅量也就增大. 根据焦耳 —楞 次定律 , 假定熔滴端部与熔池的接触电阻 R 为 0. 4 3 3 3 Ω , 短 路 时 间 t 为 9 . 3 ×1 0 - 4 s , 把 Ib 从 50 A 分别增加到 75 A 和 100 A ,接触处的电流产 热 Q 则分别增加了 1. 25 倍和 39 倍.
6 4
武汉水利电力大学学报
1997
力过渡技术后 ,虽然仍有焊接飞溅产生 ,但飞溅率 仅为传统技术的 10 %左右 、为药芯焊丝电弧焊的 20 %左右 (见表 3) ,这将使传统的 CO2 焊接技术如 虎添翼 ,应用领域将更加广阔.
表 3 CO2 焊接方法的飞溅率 ①
焊接方法
飞溅率范围 ( %)
4) ,实验水平下 Ψ 增加了 5 倍 ,这说明短路过渡条 件下 ,早期短路瞬间的焊接电流强度与 Ψ 密切相
熔滴的形成速度与尺寸 ,根本没有持续并作用到主 关. 在短路过渡工艺中 , 熔滴与熔池的早期短路是
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
感量的精密天平测定.
图 1 飞溅率测定实验装置 1 —CO2 气瓶 ;2 —送丝机构 ;3 —STT 电源 ;4 —B INZEL
焊枪 ;5 —磁力切割小车 ;6 —飞溅收集罩 ;7 —工件
2 ST T 的实际电流 、电压波形
图 2 是实验设备的实际输出焊接电流和焊接 电压波形. 每一周期中出现的双峰锯齿形脉冲波
2. 03
16. 3
27
73
4 23. 146 3 0. 094 9
0. 41
1. 0
9
91
5 22. 438 1 0. 670 9
2. 99
29. 0
19
81
6 19. 421 9 0. 124 3
0. 64
8. 0
30
70
7 27. 042 8 0. 536 8
1. 99
51. 0
53
47
8 23. 087 0 0. 106 2
图 3 峰值电流对飞溅率的影响 图 4 基值电流对飞溅率的影响 图 5 送丝速度对飞溅率的影响
图 6 干伸长对飞溅率的影响 图 7 气体流量对飞溅率的影响 图 8 焊接速度对飞溅率的影响
从图 5 可见 ,送丝速度对飞溅率的影响较为显
干伸长对表面张力过渡飞溅率的影响较小 (见
著 ,这说明表面张力过渡电源的平均输出电流与送 图 6) ,实验表明 ,一定工艺条件下应有一个最佳
0. 46
3. 7
26
74
9 22. 650 0 0. 045 3
0. 20
0. 7
3
97
10 13. 267 3 0. 134 0
1. 01
1. 5
8
92
11 14. 149 7 0. 070 5
0. 50
1. 0
4
96
12 23. 707 9 0. 211 0
0. 89
5. 3
21
79
注 : ①大颗粒飞溅物重量 ÷总飞溅物重量 ×100 %(重量百分比) ; ②小颗粒飞溅物重量 ÷总飞溅物重量 ×100 %(重量百分比) .
表面张力过渡的主要工艺因素对焊接飞溅率 不造成熔滴分解和移位 ,但在爆炸压力作用处产生
Ψ 的影响试验条件见表 1. 表 2 是表 1 试验条件下 局部变形 ; (3) 短路瞬间的低能爆炸将使熔滴与熔
的试验结果 ,其中每组观测数据均是 3 次重复试验 池点接触之后高速过渡到近似面接触 ; (4) 熔滴内
6 2
武汉水利电力大学学报
1997
中 ,先出现的为缩颈脉冲 ( a) , 后出现的是燃弧脉 式下每一个熔滴过渡周期均经历早期短路 、形成短
冲 ( b) . 下文中的峰值电流 Ip 指燃弧脉冲的振幅.
路小桥 、缩颈后期形成缩颈小桥过程 ; (2) 短路接触
3 实验与分析
瞬间和缩颈断裂之前发生爆炸 ,但爆炸能量远低于 传统技术 (即低能爆炸) ,而且短路接触瞬间的爆炸
组号
焊丝消耗 重量 g
飞溅物 总重
g
飞溅率 ( %)
大颗粒飞溅 大粒飞溅
物个数/ 个
比例 ①
( Φ > 0. 5 mm) ( %)
小粒飞溅 比例 ② ( %)
1 22. 561 3 0. 349 7
1. 55
8. 3
31
69
2 21. 143 4 0. 295 0
1. 40
16. 5
29
71
3 21. 182 3 0. 430 0
数据的平均值. 为便于分析讨论 ,对表面张力过渡 部不发生 CO 气体聚集及爆炸 。
的微观物理行为作以下假定 : (1) 表面张力过渡方 图 3 至图 8 分别给出了表面张力过渡方式下
表 1 STT 工艺与飞溅率的试验条件 (部分)
组号
峰值电流 Ip/ A
基值电流 送丝速度
Ib/ A
V f/ mm ·s- 1
1 飞溅率测定装置
实验设备采用美国林肯公司 1995 年生产的 INV ER TEC ST TTM表面张力过渡电源及 L N - 742 四辊轮恒速送丝机构 、Φ 1. 0 H08Mn2Si 镀铜实芯 焊丝. 为排除干伸长 、焊枪倾角 、焊接速度等半自动 操作因素对飞溅率的影响 ,将焊枪固定在 CGD325 磁轮切割小车上以实现焊接过程的自动进行 (见图 1) ,采用直流反极性接法 ,飞溅金属量用万分之一