熔滴短路过渡频率对CO2焊接过程稳定性的影响

关键词 ： Ｃ 焊 Ｏ
稳定性
熔滴短路过渡频率
中图 分 类号 ： Ｔ Ａ ６ Ｇ ０
０ 前
言
来 检测 和评 估 焊 接 过 程 的稳 定 性 。学 者 Ｇａ ｒｄ等人
则提 出在不 同的焊接条 件下 电弧 声波 展 示 出迥 异 的特 性， 因此可 以利 用声波信 号 判断 焊接 过程 稳定 性 ， 并进 而识别 出导致 焊接缺 陷的工艺参 数 。
们发现 根据静力 平衡理论 或 电磁 收缩 失稳 理 论计 算 的
弧 能量分配 等 等 ， 而这 些 指 标仅 能 在 有 限 的范 围 内体
现 短路过 渡过 程 的稳 定 性 ， 此设 计 的控制 方 法 适 用 据 面窄 ， 其实 际效果往 往难 以令人满 意 。
例如 ， 路 过 渡焊 接 时 ， 了稳 定 焊接 过 程 ， 是 短 为 总 希 望熔滴越 小 、 渡越 快 越 好 ，过 渡频 率 ， 般认 为熔 滴过 渡 频 率 与 短 路过 渡 一 过 程稳定性 乃 至 最终 焊 接 质量 成 正 比例关 系 ， 因此 传 统 生产实践 中 ， 常常将 熔 滴 短 路过 渡 频 率 作 为 衡量 短
’
２１ ０ ０年 第 １ ２期 ３ ３
基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学基 金 资 助 项 目（０ ７０ ３ ５ ５ ５７ ） ５ ３ ５５ ， ０ ７０ ７
助设备
ｒ
蜉搭 试验研究
≤ ２０ ０
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试验研究 ｔ 掳 蜉
熔 滴 短路 过 渡 频 率 对 Ｃ Ｏ２焊 接 过 程 稳 定 性 的 影 响
电子 科 技 大 学机 械 电子 工程 学 院 （ 成都 市 ６ １３ ） １７ １ 向远鹏
华 南理 工大 学机 械 与汽车工程 学 院（ 广州 市 ５ ０ ４ ） １６ １
摘要
曹
彪
在依次改变送丝速度 、 电弧电压 、 保护气体流量 Ｑ、 焊接速度 和焊 丝伸出长度 ｚ 等多种工艺参
收稿 日期 ： ００— １ ０ ２１ ０ — ４
具体 试验装 置 如 图 １所示 ， 中 主要 包 括 焊 接 电 其 源 、 尔 电压传 感器 Ｃ Ｖ一 ５ 、 尔 电流传 感 器 Ｃ Ｂ 霍 Ｈ ２Ｐ霍 Ｈ
一
５０ 、 ０ Ｓ 数据采 集卡 Ｎ Ｃ 一 ２ １ Ｐ Ｉ Ｉ ６ ２ 和 Ｃ机 以及其 它辅 Ｐ
数的条件下 ， 于数值分析 ， 基 全面评估 了 ｃ ： Ｏ 焊接过程熔滴短路过渡频率与焊接过程稳定性的定量 关系 ， 明了在 证
改 变送 丝速 度 、 电弧 电 压 Ｕ 和 焊 丝 伸 出 长度 ｌ 的条 件 下 ， 滴 短 路 过 渡频 率 ，与 焊 接 过 程 的稳 定 性 成 正 相 关 关 熔 系， 而在 改 变 保 护气 体 流 量 Ｑ和 焊 接 速 度 的 条件 下 ， 滴 过 渡 频 率 ，却 失去 了表 征 焊 接 过程 稳 定 性 的 能力 ， 能 熔 不 够 作 为 焊接 过 程 稳 定 性 的评 价 指 标 。
尽 管上述 各 种稳 定 性 评 价 标 准取 得 了一 定 实效
Ｃ， Ｏ 焊熔 滴短路 过渡 一般 出现 在 焊接 过 程 的弧 隙 较 小时 （ 即短 弧焊 时 ） 此 时 在熔 滴 尚未 长 得很 大或 脱 ， 落之前 ， 熔滴 表面就 和熔池 接触 而 形成 液桥 ， 电弧 熄 使 灭 。当液桥金 属 过 渡 到熔 池 后 ， 会 出 现 弧 隙并 使 电 又
接工作 者针对短路 过渡 Ｃ ， 电弧 的稳 定性 评判 指标 Ｏ焊
开展 了大量 深入 仔 细 的研 究 。文 献 ［ ］ 发 了一套 在 １开
短路过 渡 Ｃ 焊过 程 中， 于测 量 与统 计 数 据 处理 的 Ｏ 基 监测 与识 别 干 扰 因素 的智 能 系 统 。学 者 Ｋｍ 和 Ｅ － ｉ ａ ｇｒ２ 示 了短 路过 渡熔 化极 气体 保 护 电弧焊 过 程 中 ， ａｌ 揭 熔滴体 积大小 与 过 渡过 程 稳定 性 之 间 的 定量 关 系 ， 他
弧复燃 ， 接着 又产生 短路过渡 ， 如此反 复进行 。 短路过 渡过 程 的稳 定 性 与 焊 接质 量 密 切 相 关 ， 焊
但是 它们基 本上对短路 过渡 Ｃ 气体 保 护 电弧 焊过 程 Ｏ
中熔滴 过渡 行 为视 为 随 机过 程 ， 采用 的稳 定 性 评 价 所
标准 大都建 立在统计 学机 理上 ， 如熔 滴 过渡 频率 、 路 短 时间、 燃弧 时间长短 及在 整个 过渡 周期 中的相对 比例 、 短路 电流上 升 率及 峰 值 、 路过 程 及 燃 弧过 程 中 的电 短
路 过渡过 程是否 稳定 的标 准 。
熔滴体 积的大 小 ， 熔滴 过 渡 模式 和 电弧 稳 定 性具 有 对 重要 的 支 配 作 用 。学 者 Ｍ ｄｎ ｓ 和 Ｎｘｎ 分 析 了 ｏ ｅｅｉ ｉ ｏ
Ｃ ， 过程 中短路 电弧 和 焊接 过 程 的稳 定 性 与弧 长 、 Ｏ 焊
保护气 体 的氧化 势 以及 电源 的输 出特 性 之 间的相 互依
赖关 系 ， 并且 指 出焊 接 过程 失 稳 与焊 接 电流 和 电 弧 电 压 的剧 烈变化 紧密相关 ， 而导致 大 滴排 斥 过渡 ， 从 严重
文 中通 过物理 试验 和数值 分析 详 细论 证在 改 变送 丝 速度 、 护气体 流量等 多种 工艺 参数 的情 况 下 ， 滴 保 熔
妨碍焊 接过程平 稳进行 。学者 Ｈｅ ａ ｓ 人 重点研 ｒ ｎ等 ｍ
过 渡频率 和短路 过渡过程 是否稳定 的定量关 系 。
１ 试 验
究 了焊 接过程 的稳 定性 ， 现 当熔 池振 荡 频 率 和熔 滴 发
短路过 渡频率相 等时 ， 接 过程 最稳 定 。学 者 Ｋ ｎ 焊 ａ ｇ和 Ｒ ｅ 基于数 据统计原 理 ， ｈｅ 设计 了一套 不 同的统 计参数