coldarc（冷弧焊）

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1、coldArc（冷弧焊）图1短弧焊时熔滴短路过渡及相应的电压、电流变化示意图　　3　coldArc---冷弧焊原理　　德国E公司不久前推出的coldArc---“冷弧焊”方法，其目的是为了降低短弧焊过程中电弧重燃时出现的局部能量高峰。“冷弧焊”也是一种短弧焊接过程，有周期性的短路阶段和燃弧阶段。图2是“冷弧焊”过程中电压和电流在一个短路周期里的变化。其电压的变化与传统的短弧焊电压变化一致。在焊接过程中，该电压的变化被不间断地反馈给焊机的控制系统，焊机中的数字信号处理器(DSP)根据反馈的电压信息对电流进行快速的调节，在电弧即将重

2、新燃烧的瞬间，以不到1μs的时间快速地将电流降下来，使电弧在非常平稳的状态下重新燃烧。图2“冷弧焊”时熔滴短路过渡及相应的电压、电流变化示意图弧重燃后，为了使焊丝的端头形成新的熔滴，又需要较高的电弧能量，因此在电弧重燃后，给出一小的脉冲电流，以确保焊丝端头熔滴的形成。随后再将电流降到很低的状态，使熔滴不再长大。此后又开始了下一个短路过渡周期。“冷弧焊”通过控制短路过渡时的电弧能量，使每次过渡的熔滴大小均匀，因此焊缝成形均匀。同时又将焊接过程中电弧的能量降至最低。　　图3是传统短弧焊和“冷弧焊”在电弧重燃时电弧能量的比较。“冷弧焊

3、”的能量显著低于短弧焊，特别是在电弧重新燃烧的瞬间，“冷弧焊”的能量大幅度地降低。图3电弧重燃时短弧焊电弧能量和“冷弧焊”电弧能量比较图4是高速摄影拍下的“冷弧焊”过程中一个短路过渡周期的照片。熔滴过渡和电弧重燃在非常平稳的状态下进行。图4　　“冷弧焊”熔滴短路过渡高速摄影照片(8000张/秒)　　4“冷弧焊”焊接电源　　“冷弧焊”焊接方法完全是通过焊接电源内的电气控制系统来实现的。要求对电源的输出控制更为精确、快速和有效。图5是E-coleArc“冷弧焊”数字化控制逆变电源。电源对送丝机构和焊枪并无特别要求，常规的熔化极气保焊

4、送丝机构和焊枪可直接用于“冷弧焊”焊接。这种方法即可用于全自动化焊接，也可用于手工半自动焊接。图5　　“冷弧焊”数字化控制逆变电源　　5.“冷弧焊”的应用　　“冷弧焊”方法扩展了MIG/MAG焊在金属连接中的应用范围。例如在汽车工业新型车体的焊接中，传统的MIG/MAG焊接方法不能获得满意的效果，采用“冷弧焊”方法可以得到性能优良的焊接接头。“冷弧焊”一个典型的应用是在汽车车体的焊接。汽车上常用的镀锌板现在基本上用Cu焊丝进行电弧钎焊。当焊缝间隙很大时，采用常规的电弧钎焊难以焊接，“冷弧焊”却可以焊出优良的焊缝。　　图6是“冷弧

5、焊”电弧钎焊的为4mm大间隙镀锌板焊缝。镀锌板厚0.8mm，采用的焊丝为1.0mm直径的CuSi3焊丝。手工半自动焊接焊接电流50A，电压13.5V。“冷弧焊”还可用Zn基焊丝进行电弧钎焊。Zn基焊丝的熔点为450°C，大大低于Cu基焊丝的熔点(约1000°C)。用Zn基焊丝进行电弧钎焊，母材受到的热影响小。Zn基焊丝的沸点略高于900°C，如果在焊接时电弧重燃的能量未控制住，熔滴会被蒸发掉。“冷弧焊”对电弧重燃时的能量进行了有效的控制，使Zn基焊丝在电弧钎焊中的应用成为可能。图6手工半自动“冷弧焊”电弧钎焊镀锌板接头。　　板厚

6、0.8mm，焊缝4.0mm，焊丝CuSi31.0mm直径图7“冷弧焊”电弧钎焊镀锌板，搭接接头，Zn基焊丝　　图7是Zn基焊丝电弧钎焊的0.75mm厚的镀锌板。无论是在焊缝的边缘，还是在焊缝背面的钢板上，其镀锌层都保持完好，并未被电弧烧损。在汽车工业中还越来越多的要求将铝和钢连接在一起，用“冷弧焊”和Zn基焊丝可实现这两种不同材料的电弧焊接。接头中铝材被局部熔化，而钢材则被钎焊上，避免了焊缝中出现FeAl脆性相。　　图8是这种焊缝的一个例子。图9至图14是其它的一些焊缝示例。图8“冷弧焊”铝--钢混合材料接头上图：接头剖面下图左

7、：剖面金属图下图右：汽车车门的铝--钢接头图9镀锌板板厚0.7mm，AlMg合金板厚1.0mm,“冷弧焊”铝－钢混合材料搭接接头。1.0mm直径AlSi5焊丝，焊接速度1.1m/min,焊接电压U=14.5V，焊接电流I=60A图10“冷弧焊”电弧钎焊镀锌板搭接接头。板厚0.7mm，1.0mm直径Zn基焊丝焊接电压U=13.5V，焊接电流I=40A图11“冷弧焊”铝－钢混合材料搭接接头。镀锌板板厚0.7mm，AlMg合金板厚1.0mm,1.0mm直径Zn基焊丝,焊接电压U=13.5V，焊接电流I=40A图12板厚1.0mm，焊缝

8、间隙1.0mm，1.0mm“冷弧焊”钢板对接接头。直径G4Si1焊丝，焊接速度2.0m/min,焊接电压U=19V，焊接电流I=136A图13板厚0.5mm，0.8mm直径不锈钢焊丝，“冷弧焊”不锈钢搭接接头。焊接速度2.0m/min,焊接电压U=16.5V，焊