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1、工艺参数对铝合金双脉冲MIG焊焊缝成形的影响屏1,2,薛家祥1,蒙万俊1,朱思君1姚(1.华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640;2.广东技术师范学院机电学院,广州510635)摘要:双脉冲MIG焊在进行高效铝焊接的同时可获得美观的鱼鳞纹焊缝表面.在单脉冲稳定焊接的基础上,针对自行开发的双脉冲MIG焊逆变电源,分别改变电流、高频频率、低频频率、焊接速度,进行双脉冲焊接铝合金的试验研究.结果表明,强弱脉冲峰值电流和高频频率对焊接过程的稳定性和飞溅有较大的影响,强弱脉冲峰值电流相差40A,高频频率250Hz时焊缝成形好.在一定范围内,焊缝鱼鳞
2、纹宽度与低频频率、焊接速度直接相关.具体而言,焊缝鱼鳞纹宽度随着低频频率的提高而减小,随着焊接速度的提高而增大,并根据统计规律得出了一个经验公式,用以定量反映这种变动关系.当焊接速度与低频频率比值为0.19～0.30时,鱼鳞纹宽度在2～3mm之间,焊接效果较好.关键词:双脉冲焊;高频频率;低频频率;焊接速度;鱼鳞纹宽度姚屏中图分类号:TG434文献标识码:A文章编号:0253-360X(2009)03-0069-040序言1双脉冲MIG焊如何实现铝合金美观高效的焊接,一直是一个棘手问题,原因是铝合金具有热导电导性好、线膨胀系数大、焊接性差的特点.虽
3、然用TIG焊也可以得到漂亮的鱼鳞状焊缝外观,但生产效率低,难以满足大规模生产的要求.脉冲MIG焊生产效率高,易实现自动化生产,但在焊接质量上存在一定问题1.双脉冲MIG焊(低频调制型脉冲MIG焊)是在常规脉冲MIG焊技术的基础上针对铝合金焊接而设计的一种新工艺方法,在得到漂亮的鱼鳞状焊缝外观的同时,能保证较高的焊接生产率.双脉冲焊在20世纪末在日本开始应用2,日本OTC公司的仝红军等人3于2001年将双脉冲焊介绍给国内焊接工作者.巴西的Mendes等人4,5对双脉冲焊接机理和孔隙形成进行了研究.国内的北京工业大学对双脉冲控制方法和工艺进行了尝试6.
4、作为一种新型的工艺方法,双脉冲各参数对焊接质量的影响规律还有待进一步的研究.为了更深入地了解双脉冲各参数对焊缝成形的影响,文中对各工艺参数对焊缝成形的影响规律进行了研究,为双脉冲焊接铝合金工艺参数的选择提供了参考.双脉冲焊是在高频的基础上进行低频调制,得到周期性变化的强弱脉冲群.高频是为了实现一脉一滴的熔滴过渡,而低频是为了控制熔池,即一个低频周期形成一个熔池.双脉冲焊接的控制波形和主要参数如图1所示.图1双脉冲控制波形Fig11Waveformsofdouble2pulseMIGwelding2试验方法采用自行研制的数字化逆变焊机进行双脉冲焊铝试
5、验,利用焊接电弧动态小波分析仪采集并处理电信号,试件为4.0mm厚铝板、采用<1.2mm,ER4043铝焊丝,保护气体为纯氩,气体流量为收稿日期:2008-10-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50875088);广东省科技计划基金资助项目(2008B010400006)70焊接学报第30卷30LΠmin,焊丝干伸长为15mm、平板堆焊.分别改变焊接电流、高频频率fH,低频频率fL,焊接速度v研究焊缝成形尤其是鱼鳞纹宽度的变化情况.图2是双脉冲焊焊缝示意图,其中W定义为鱼鳞纹宽度.表1不同参数下的电流试验情况Table1Differentp
6、arametersusedincurrentexperiment脉冲电流②IΠA焊接速度试验编号高频频率fHΠHz鱼鳞纹宽WΠmm焊接效果-1)vΠ(m·min强基电流③50强峰电流270弱基电流50弱基电流2701230.750.900.752632632502.32.62.8较好好好强基电流50强峰电流270弱基电流50弱基电流2304560.750.900.752502502002.42.82.8好很好较好强基电流70强峰电流280弱基电流50弱基电流220图2双脉冲焊焊缝表面示意图Fig12Weldsurfacediagramofdoubl
7、e2pulsewelding7890.751.00.752502502002.63.32.6一般较差一般注:①试验1～9低频频率fL为4.8Hz,其中ts=90ms,tw=120ms.试验1～3中tps=tpw=1.8ms,试验4～9中tps=tpw=2ms.基值时间根据试验效果匹配最佳参数.②试验1～3电流参数相同,试验4～6电流参数相同,试验7～9电流参数相同.③“强Π弱”表示“强Π弱脉冲”“;基Π峰”表示“基Π峰值”.较为理想的焊缝.改变高频频率进行试验3,对比发现试验3的焊缝质量与试验1,试验2没明显区别,具体波形与焊缝见图3a.3试验结果
8、及分析3.1电流对焊缝成形的影响首先就电流参数对焊接质量的影响进行试验研究.具体参数与焊接效果如表11所示.在强弱脉冲峰值
