铝合金双脉冲mig焊电弧行为及熔滴过渡特性的研究

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1、铝合金双脉冲MIG焊电弧行为及熔滴过渡特性的研究ResearchonArcBehaviorandCharacteristicsofMetalTransferinDouble-pulseMIGWelding一级学科：材料科学与工程学科专业：材料加工工程研究生：周啸尘指导教师：李桓教授天津大学材料科学与工程学院二零一五年十二月摘要铝合金双脉冲MIG焊是一种相对较新的焊接方法，其在国内的研究目前还集中在焊接设备、焊缝组织性能等方面，在焊接电弧以及熔滴过渡方面的研究还比较少。本文将利用高速摄像及电信号同步采集系统，针对3m

2、m厚6061铝合金板，进行单脉冲MIG焊和双脉冲MIG焊焊接试验，对焊接过程中的电弧及熔滴过渡情况进行高速摄像和电信号信息的采集，利用采集到的信息，对焊接过程中的电弧行为、熔滴过渡过程以及相关的电信号信息进行分析研究。研究的结果表明：双脉冲MIG焊焊接过程中电弧具有比单脉冲MIG焊更好的稳定性。在单脉冲MIG焊焊接过程中，电弧在基值阶段与峰值阶段内的电弧形态表现不同，在峰值阶段，电弧相对比较稳定，在基值阶段，电弧飘摆不定，有时甚至出现扭曲现象。在双脉冲MIG焊焊接过程中，双脉冲的电弧在强脉冲和弱脉冲中的基值阶段和峰

3、值阶段均没有出现大幅度飘摆的现象。对比单脉冲和双脉冲的焊接电弧发现，双脉冲的电弧在峰值阶段的体积比单脉冲焊中电弧的体积大，在基值阶段，双脉冲电弧具有比单脉冲电弧更高的亮度。对比两种焊接方法的焊缝成形发现，二者的焊缝均表现出先窄后宽的焊缝形态，但是单脉冲MIG焊焊缝的成形较差，而双脉冲MIG焊的焊缝光亮美观，鱼鳞纹均匀，成形较好。铝合金双脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡过程主要有短路过渡、射滴过渡和亚射流过渡三种形式。短路过渡过程中，熔滴过渡不稳定；射滴过渡过程中，熔滴过渡既有一脉一滴的过渡形态，也有一脉两滴或者一脉三

4、滴的过渡形态。在焊接过程中，焊接电流、送丝速度等因素均会对熔滴过渡的形式产生比较大的影响。另外研究发现，熔滴过渡的形式与电弧的形态存在一定的对应关系，如射滴过渡时电弧呈现钟罩状。但是在射滴过渡过程中，电弧在峰值阶段初期，呈现团状而非钟罩状。利用统计学原理进行了分析，证明了铝合金双脉冲MIG焊具有比单脉冲MIG焊更好的电弧及熔滴过渡的稳定性。同时提出了利用电弧电压分布直方图来判断电弧稳定性的方法，简便直观。关键词：双脉冲MIG焊；电弧行为；熔滴过渡；电弧稳定性ABSTRACTThedoublepulseMIGweld

5、ingforaluminumalloysisanewweldingmethodinrecentyears.TheresearchisfocusedontheweldingequipmentandorganizationalperformanceandsoonatpresentinChina,whilewhichisalsorelativelylessintheresearchofweldingarcandthemetaltransfer.Inthispaper,thehigh-speedimagingsystema

6、ndelectricalsignalcollectingsystemwillbeusedtocollecttheimageandelectricalsignalofthearcandmetaltransferindoublepulsedMIGweldingfor6061aluminumalloyplatewiththethicknessof3mm.Theinformationcollectedwillbeusedtoanalyzethearcbehaviorandtheprocessofthemetaltransf

7、er.Theresultsobtainedareasfollows:ThebetterstabilityisperformedindoublepulsedMIGweldingprocessincontrastwiththepulsedMIGweldingprocess.InthepulsedMIGweldingprocess,thearcperformsdifferentlyduringthepeakphaseandbasephase,andduringthepeakphasethearcgoesstably,wh

8、ileuncertainduringthebasephase.InthedoubleMIGweldingprocess,thearcperformsstablyduringthestrongpulsephaseandweakphase.Comparedthepulsedandthedoublepulsedweldingarc,itisfoundthatthe