冷金属过渡技术的研究与应用

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1、冷金属过渡技术的研究与应用［摘要］文章对冷金属过度技术概况和技术特点进行了简要介绍，对冷金属过度技术在国内外的研究现状进行了分析。文章认为冷金属过度技术在钢与铝异种材料焊接、薄板甚至超薄板焊接、无飞溅焊接等场合具有广泛的的应用价值，有利于提高中国工业在国际市场的竞争能力。［关键词］冷金属过渡技术；薄板；异种金属；连接；0前言冷金属过渡技术(CoidMetaiTransfer,简称CMT)是Fronius公司在MIG/MAG焊基础上开发的一种革新技术，第一次将送丝运动与熔滴过渡过程进行数字化协调焊接热输入量大幅降低，可实现钢与铝焊接及0.3mm以上薄板的无飞溅、高

2、质量MIG/MAG熔焊和MIG钎焊。换向送丝系统由前、后两套协同工作的焊丝输送机构组成，使焊丝的输送过程为间断送丝。后送丝机构按照恒定的送丝速度向前送丝，前送丝机构则按照控制系统的指令以70Hz的频率控制着脉冲式的焊丝输送。CMT的闭环控制如图1。1冷金属过渡技术原理及特点1.1冷金属过渡技术原理CMT冷金属过渡焊接技术是一种无焊渣飞溅的新型焊接工艺技术。所谓冷金属过渡，是指数字控制方式下的短电弧和焊丝的换向送丝监控。图1CMT的闭环控制CMT冷金属过渡技术的基本原理是：电弧燃烧过程1・送丝的运动同熔滴过渡过程的结合中，焊丝向熔池方向运动，当焊丝与熔池接触2・熔

3、滴过渡时电压和电流几乎为零，TMC电时，电弧熄灭，焊接电流减小，短路接触时，焊流电压波形如图2丝回抽帮助熔滴脱落，保持很小的短路电流，焊3.送丝的回抽运动丝再向熔池方向运动，冷金属过渡过程重复进1.1.2CMT焊的优点行oCMT电流电压波形如图2。[•无飞溅的熔焊和钎焊，变形小2.弧长控制精准，电弧长度保持绝对恒定1.2冷金属过渡技术特点3•非常有益的桥联能力，间隙装配要求低1.2.1CMT焊与MIG/MAG焊的不同图2CMT电流电压波形在2004年第9届北京一埃森焊接与切割展览会上，奥地利Fronius公司展出了一种新的CMT(coldmetaltransfe

4、r)焊接技术，可同时适用于薄板铝合金和薄镀锌板的焊接，还可以实现镀锌板和铝[1]合金板之间异种金属的连接。[2]张洪涛，冯吉才，何鹏等人通过建立的电弧形态视觉传感系统以及电流电压波形采集系统研究了镀锌层对铝/镀锌钢板CMT熔■钎焊电弧加热行为的影响。结果表明，小电流焊接时，镀锌层可以作为等离子体阴极，起到稳定电弧的作用，而在无镀锌层条件下，电弧的阴极斑点不停地跳跃，电弧极其不稳；随着焊接电流的增大，在镀锌钢板上焊接时，由于镀锌层的蒸发变得十分剧烈，这种蒸发行为也使得在镀锌钢板上焊接时的电弧的边缘上翘，减小了电弧与工件的接触面积，进而降低了焊接热输入，减小了界面脆

5、性化合物层的厚度。[3]张洪涛根据镀锌层的作用机理提出了铝板和Q235钢板的预涂层CMT熔■钎焊连接技术。通过试验发现，当颗粒度为200目的锌粉与钎剂的体积比为42时，可以获得表面成形良好的异种金属焊缝。使用预涂层连接技术连接的接头强度可以达到80MPa左右，拉剪试样断裂在铝母材上。2.2超薄板的CMTCMT技术提供一个最低能量的平台，Fronius公司在此基础上将CMT过渡和脉冲过渡进行混合，交替过渡。如一个CMT熔滴过渡后，过渡方式转为1个或几个脉冲过渡，通过这种方式使得MIG/MAG焊的热输入量可以自由增加，以达到理想的焊缝背面成形（图3）,也可提高薄板的

6、焊接速度。这种/pulsmixO混合过渡方式同样保持高度电弧稳定性和低的飞溅,pulsmix混合过渡焊缝截面[4]随着脉冲数量增加，熔深也在增加。图3pulsmix混合过渡焊缝截面朱宇虹，耿志卿对CMT钎焊工艺和激光钎焊工艺的经济性比较。以某车型侧围落水槽钎焊为[5]例(一个机器人进行钎焊，一个机器人进行尾灯板点焊)，大致方案如表1所示。表1某车型侧围落水槽钎焊大致方案得出结论:CMT工艺属于新型焊接技术，其投资较激光钎焊更加经济。由于弧焊的特性，应用在表血要求高、连续焊接长度超过500mm.又属于薄板焊接的车身二区时，用以替代激光钎焊还存在很大的难度，并且对夹

7、头设计和零件匹配要求很高。相信随着工艺设备的进一步发展，此项技术必将广泛应用于汽车等相关领域。3结束语CMT工艺是FRONIUS公司在数字化焊接技术发展过程中又一次突破。它的创新之处在于将焊丝的运动与熔滴过渡结合起來，使得CMT熔滴过渡的电压电流区间更低，对焊接技术的发展做出了重大的贡献。这一创新的工艺热输入量小、变形小、无飞溅、搭4参考文献[1]吉玲.钢铝异种金属连接方法现状分析[J].电焊机.电焊机，2009,39(12)：102-104.[2]张洪涛，冯吉才，何鹏，等.镀锌层对铝/镀锌钢板CMT熔■钎焊电弧加热行为的影响[J].焊接学报,2009⑻:37・

8、42・桥能力好、焊缝均匀