铝合金感应热丝系统应用和优化

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1、铝合金感应热丝系统应用和优化摘要：构建了铝合金超音频及高频感应热丝系统，实现了铝合金感应热丝系统的稳定应用。通过采用最高振荡频率为1.1MHz的高频感应电源，解决了超音频感应热丝系统无法有效加热直径为1.2mm铝合金焊丝的问题，实现了1.6mni和1.2mill不同直径铝合金焊丝在0〜2m/min的送丝速度内的有效稳定加热。对比了超音频及高频感应热丝系统不同直径焊丝温度随感应电流的变化曲线，并对相关现象进行了解释和分析。关键词：铝合金；感应加热；热丝Abstract：Ultrasonicandhighfreque

2、ncyinduetionhotwiresystemsofaluminumalloyweredevelopedinthisstudy.Byusingahighfrequencyinduetionheatingpowerwith1.1MHzfrequencyinsteadoftheultrasonicheatingpower,the1・2mmaluminumweldingwirecouldbeheatedtoasatisfactorytemperature.Besides,boththealuminumwelding

3、wirewiththediameterof1.6mmand1.2mmcouldbeheatedsteadilyandeffectivelyat0〜2m/minwirefeedingrate・Furthermore,thedifferencesofwiretemperature-inductionheatingcurrentrelationshipsbetweenthetwoheatingsystemswerecomparedanddiscussed.Keywords：aluminumalloy,indutionh

4、eating,hotwire0前言传统的TIG焊电弧稳定、无飞溅，焊缝质量高，一直是焊接关键或精密部件的重要焊接方法。人们提出了热丝TIG焊来进一步提高焊接效率、调整焊缝热输入、改善焊缝质量。热丝TIG焊接方法于上世纪50年代兴起，并在80年代逐步广泛应用于工业领域。它保持了传统TIG焊接方法电弧稳定、焊缝成形美观、焊接品质优异、焊区清洁等优点，并在此基础上，通过预热焊丝提高了电弧能量在形成焊缝上的利用率、增大了熔敷效率、提高了焊接速度，进而成为一种保证质量的高效焊接方法[1-3]o至今，研究人员已经开发了多种热

5、丝技术，包括电阻热丝、电弧热丝与高频感应热丝[4-6]o其中电阻热丝应用最广，发展也最为成熟。但其应用多局限于高电阻率的材料，而且直流电阻热丝还会造成电弧磁偏吹现象；电弧热丝方法通过将焊丝连接电极，引弧加热，设备简单、成本低，不存在磁偏吹和高频；适用于所有材质的焊丝，但加热处伴随弧光产生，且一旦送丝出现不畅,电弧会将焊丝直接烧断；高频感应热丝技术利用高频感应加热电源配合合适的感应加热线圈，在焊丝上形成高密度的涡流，从而达到加热焊丝的目的，该方法效率高，适用于各种金属材质的焊丝，没有旁路电流磁场干扰，消除了磁偏吹现

6、象，是一种具备广泛应用前景的热丝技术［6］。但自从该项技术提出以来，一直没有得到广泛应用和推广。本文在已有感应热丝理论的基础上，通过一系列计算与实验，构建超音频及高频感应热丝系统，使不同送丝速度下不同直径的铝合金焊丝都能够被加热到预期温度，为感应热丝技术的良好应用奠定基础。1实验材料与设备本实验选用ER1100商用纯铝焊丝，直径为4)1.6mm与©1.2mm,化学成分见表1。加热设备为：①深圳双平电源技术有限公司生产的SP-15自控型超音频感应加热设备，加热电流范围200〜600A,功率15kW,振荡频率为30〜

7、80kHz；②深圳双平电源技术有限公司的SPG-06B-III高频感应加热电源，振荡频率500〜1100kHz,功率6.6kWo感应线圈为紫铜材质，线圈匝数根据具体情况而定。采用数显热电偶测温仪测量加热后的焊丝温度。2实验过程、结果与分析2.1超音频感应加热系统构建及加热效果分析根据之前的研究结果［6］,采用SP-15A超音频感应加热电源结合21匝加热线圈构建热丝系统，如图1所示。线圈采用较小电阻的紫铜管制成，可减少电阻产热与电能消耗；线圈外用电木作为套筒，起到绝缘、连接与固定的作用；线圈中套入石英管将焊丝与线圈

8、隔离并通入氫气保护，以防止焊丝在加热过程中氧化；送丝嘴采用不锈钢制成，最大程度地减少焊丝由线圈送出后的散热。热丝系统构建完成后，分别测量了ei.6mm与ei.2mm焊丝送丝速度为1m/min时的加热效果。如图2所示，焊丝温度随感应加热电流的增大而线性增加。对于直径为1.6mm的纯铝焊丝，焊丝温度可达到4509以上，已经完全满足热丝TIG焊的要求；而直径1.2mm焊丝温度随