变极性脉冲mig焊接工艺

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1、变极性脉冲MIG焊接工艺

2、第1内容加载中...杭争翔李利甘洪岩（沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳110023）摘要：直流且焊丝为正极性的脉冲MIG焊，电弧稳定，焊缝熔深大，焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌，容易产生咬边等焊接缺陷。直流且焊丝为负极性的MIG焊，电弧沿焊丝上爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，容易出现融合不良、凸焊道等焊接缺陷。变极性脉冲MIG焊，焊丝为正极性时控制焊丝熔化及熔滴过渡，焊丝为负极性时电弧沿焊丝上爬促进焊丝熔化及减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深形成浅熔深的特性，焊接薄板

3、具有独特优势，是MIG焊的最新研究进展。关键词：变极性；MIG；电弧；控制中图分类号：TG434.5文献标识码：A电弧焊有交流电弧焊和直流电弧焊。焊条手工电弧焊有交流电弧焊和直流电弧焊，TIG焊有交流TIG焊和直流TIG焊。至于MIG焊，目前焊接工程中主要应用直流且焊丝为正极性的MIG焊（DCEPMIG）、直流且焊丝为正极性的脉冲MIG焊（DCEPPMIG），直流且焊丝为负极性的MIG焊（DCENMIG）在焊接工程中基本没有应用的，交流MIG焊（ACMIG）或变极性脉冲MIG焊（VPPMIG）目前还处于研究发展阶段

4、，同样在焊接工程中没有应用的。变极性脉冲MIG焊由交替切换DCEPPMIG焊及DCENMIG焊构成，本文围绕DCEPPMIG焊、DCENMIG焊、VPPMIG焊进行讨论。1DCEPPMIG焊接工艺在DCEPMIG焊接工艺的基础上，研究成功DCEPPMIG焊，标志着MIG焊接工艺的技术进步，拓宽了MIG焊的应用领域[1]。DCEPPMIG焊以周期性变化的脉冲电流进行焊接，在较小的平均电流的条件下，达到控制焊丝熔化、熔滴过渡、热输入量及焊缝成形的目的，满足高质量焊接要求。DCEPPMIG焊的典型焊接电流波形如图1，铝合

5、金焊接时通常是喷射过渡，钢焊丝焊接时通常是射流过渡。图1DCEPPMIG焊电流波形及熔滴过渡示意图图1中的1~7序号是时间顺序。不论什么样的焊接电流波形模式，都有类似的熔滴过渡形式。DCEPPMIG焊的关键焊接参数是脉冲峰值电流Ip一定要大于在此条件下的射滴过渡临界电流Ic。为了在较小的焊接电流的条件下实现可控的射滴过渡，几个电流值需要满足如下关系：脉冲峰值电流Ip>射滴过渡临界电流Ic>平均焊接电流Iav>基值电流Ib。根据脉冲电流及脉冲时间的大小，熔滴可以在脉冲时间过渡，也可以在脉冲之后的基值

6、时间过渡。DCEPPMIG焊用可控射滴过渡维持小电流焊接时的焊接过程稳定性，控制对母材的热输入量，满足全位置焊及高强度材料的焊接要求。脉冲焊的工艺参数很多，选择不同的工艺参数，它的熔滴过渡将出现不同的特点。连续电流焊时，气体介质、焊丝直径、干伸长等焊接条件一定时，射滴过渡的临界电流值Ic是固定的数值。脉冲焊时，在焊丝材质、焊丝直径、保护气体介质、干伸长等因素一定时，脉冲临界电流值也不是一个固定的数值，脉冲临界电流值还要受到脉冲电流波形、脉冲电流频率的影响。用不同的脉冲电流频率或不同的脉冲电流幅值，可以实现一个脉冲多

7、滴、一个脉冲一滴、多个脉冲一滴等熔滴过渡形式。DCEPPMIG焊，合适的脉冲电流及脉冲时间，将形成一脉一滴的理想的熔滴过渡形式，如图1所示。在基值电流期间电弧较暗。在基值电流期间，由于基值电流较小，只有少量焊丝熔化，熔化金属集聚在焊丝端头。进入脉冲电流阶段以后，烁亮区逐渐形成，先是束状，而后逐渐扩展为锥状。阳极斑点区扩大并上爬，阳极斑点覆盖了熔滴的大部分或全部的表面。由于电弧形态的变化，形成很强的等离子流力，焊丝端头的液体金属在等离子流力及电磁力的作用下，在脉冲电流结束之前已经形成缩颈。熔滴大多在脉冲电流结束后基值

8、电流的初期脱落，也有时在脉冲电流的后期脱落。熔滴过渡后焊丝端头很快收缩成半球状。熔滴脱离焊丝端时加速度较小，在电弧空间向熔池的运动速度较慢，熔滴沿焊丝的轴线方向运动。每一个脉冲都出现熔滴过渡，焊接过程稳定，无飞溅。DCEPPMIG焊的焊缝成形的特点是熔深大，焊缝比较宽，焊缝显得比较平坦，焊缝余高比较小。DCEPPMIG焊接时，对焊接工件有阴极雾化效果，这种焊接工艺可以焊接铝合金。DCEPPMIG焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌，需要减小焊接电流，也就是需要减小焊丝的送丝速度，这样给予熔池的熔敷金属量就不足，容易产

9、生咬边等焊接缺陷。相反，为了加大熔敷金属量，就需要加大送丝速度，这样就需要加大焊接电流，容易产生烧穿及熔池下塌焊接缺陷。2DCENMIG焊接工艺关于DCEN（直流且焊丝为负）MIG焊接工艺及其控制的问题，有研究文献[1~2]报道。图2DCENMIG焊电弧上爬现象DCENMIG焊时，焊丝是阴极，电弧阴极斑点沿焊丝端上爬，随着焊接电流增加，电弧的阴极斑点区域扩大