对于gmaw焊接快速制造的控形研究新进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com。专题综述俘掳基于GMAW焊接快速制造的控形研究新进展66345部队曹勇文代云装甲兵工程学院(北京市100072)朱胜石海滨王望龙摘要GMAW焊接快速制造是低成本金属零件层制造的重要研究方向，成形精度是评判零件成形质量的重要指标。阐述了单道焊缝截面形态控制中焊接工艺、数学建模、数值模拟以及截面形态表征体系等方面的国内外研究现状，总结了单层多道成形堆积路径规划理论与方法的新进展，回顾了多层多道堆积策略及极限堆积的新实践，并对控形研究中的存在问题进行了分析，最后对未来焊接控形研究内容和发展方向提出了建

2、议。关键词：快速制造快速成形焊接控形中图分类号：TG444．73原理的数值模拟以及焊缝截面形态表征等。0前言1．1基于焊接工艺的定性控形近年来，基于GMAW焊接的快速成形技术因具有．影响GMAW焊缝成形的工艺参数主要有焊接速制造成本低、市场反应速度快、经济性好、材料利用率度、焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度以及保护气体高、组织均匀、可控形强，并可制造异质结构和功能零组份等。。焊接电流是焊缝熔深的主要决定因素。件等优点而成为低成本金属零件快速制造的重要研究随着焊接电流的增大，熔深近似成比例增加，熔宽略有方向¨。。成形精度控制是GMAW

3、焊接快速成形研究增加，同时余高增加而使成形系数和余高系数减小。的重要内容，也是提高零件层制造质量的必然要求。电弧电压是影响焊缝熔宽的主要因素。在其它条件不GMAW焊接快速成形精度控制与其作为金属连接用途变时，随着电弧电压增大，焊缝熔宽显著增大，熔深和相比，要求更为苛刻，主要表现在：①单道焊缝截面几余高略有减小。焊接速度对焊缝形态有明显影响。焊何形态更为可控；②熔滴尺寸的一致性，熔滴过渡的均速提高，熔深和熔宽都显著减小。焊丝伸出长度决定匀性，焊接过程平稳，飞溅较少，甚至无飞溅；③较小的了焊接热输入量，随着焊丝伸出长度的增大，热输入量余

4、高和熔宽，较浅的熔深以及良好的成形性；④较低的增大，从而使得焊缝熔宽增大，余高减小。热输入量和科学合理的焊接路径规划；⑤熔滴较少的保护气体对焊接电弧稳定性和成形质量具有重要燃熄弧次数等。文中论述了GMAW单道焊缝控形研究影响。低碳钢焊接快速成形中，常用气体的影响如下：中焊接工艺、数学建模、数值模拟和形态表征体系等方面氩气由于保温作用好而使得稳弧性能优异。氢气能够的国内外研究现状，总结了层内成形堆积路径规划理论压缩电弧，提高电弧电场强度和温度，使得电弧具有较与方法的新进展，介绍了层间堆积策略及极限堆积的新大的热功率。氧气能够在增强电弧

5、稳定性的同时，还实践，指出了工艺控形研究中存在的问题，对未来能改善润湿性和焊道成形质量。GMAW焊接控形的研究内容和发展方向提出了建议。实际应用中更多采用的是两种或两种以上的混合气体。CO中加入O能够提高熔覆速度，并改善焊缝1单道焊缝控形成形。(Ar+CO：+O)三元混合气体比(Ar+CO)控形质量更好，由于O的加入，熔池流动性和润湿性提主要包括焊接工艺对焊缝形状影响的定性研究、高，咬边几率降低，气孔、夹杂和飞溅减少，焊缝表面更基于工艺试验结果的定量化数学建模、基于电弧物理为平整。近年来出现了使用四元混合气体的TIME焊，其气体体积

6、分数为(65％Ar+26．5％He+8％CO，+收稿日期：2010—01—250．5％O)，该焊接工艺最大送丝速度可达28～50m／基金项目：国家自然科学基金项目(50975286)；军队科研项目；国防科技重点实验室基金项目及中国机械1二程学会焊接学会创新min，熔覆速度可达450g／min，且在高电流下熔滴过渡思路项目资助。呈稳定的旋转喷射过渡，焊丝的“铅笔尖”端头以焊丝为2010年第8期ll学兔兔www.xuetutu.com俘掳专题综述轴心进行旋转，焊接过程稳定，无飞溅，焊缝成形良好。控形数学模型，对不同焊接工艺参数对焊缝形态

7、的影脉冲焊接电源因热输入量低、参数调节多、控形柔响进行了定量分析。还基于机器人CO弧焊工艺，研性好而受到重视。文献[9—10]研究了脉冲各参数对究了焊接工艺对焊缝形态的影响，并得到了线性、非线焊接过程的的影响，结果表明：脉冲峰值电流影响熔滴性数学模型。与此同时，将试验得到的焊缝形态结果过渡方式、电弧的挺度和熔深；峰值电流时间影响每个与经验公式、基于热传输得到的理论公式以及回归数脉冲分离的熔滴数目；基值电流影响熔滴的分离、过渡学模型进行了比较，结果表明，回归得到的数学模型与熔滴的温度、熔池宽度、流动性、焊缝的润湿性以及熔实际更为吻合，

8、该模型也可用来进行反求预测。Lee和滴大小；均值电流影响熔滴的过渡方式；频率影响每个Rhee【】分别采用前推法(由工艺到结果)和后推法(由脉冲的熔滴分离数目和平均电流；脉冲持续时间影响结果到工艺)对GMAW进行了研究，采用多级回归分每