新型电弧焊接方法在航天领域的应用

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1、航空航天焊接国际论坛IFWT’2004新型电弧焊接方法在航天领域的应用木殷树言1陈树君1刘欣2郭立杰3(1．北京工业大学北京100022)(2．首都航天机械公司北京100076)(3．上海航天设备制造总厂上海200245)摘要：逆变焊机在航天航空工业获得广泛应用，电弧焊接工艺的焊接性能、焊接质量和焊接效率都发生了质的改变。本文介绍了方波交流TIG、变极性TIG、穿孔形等离子弧、双脉冲MIG及双丝MIG等几种在航空航天领域应用较多或有广阔应用前景的新型弧焊方法及设备。关键词：航空航天电弧焊逆变焊机Abstrac

2、t：Withtheuseofinverterweldingmachineinaeronauticandastronauticindustry，theweldingperformance，weldingqualityandweldingefficiencyofweldingprocedureareimprovedgreatly．Inthispaper,manynewtypearcweldingtechniqueandinsmmaentwhicharewidelyusedorhasaspaciousforegro

3、undinaeronauticandastronauticindustryaleintroduced，suchassquarewaveACTIGvariablepolarityTIGkeyholeplasmawelding，double-PMIGwelding，double-wireswelding，i．e。Keywords：Aeronauticandastronautic，Arcwelding，Inverterweldingmachine0前言20世纪90年代以来，逆变焊机在航天航空工业获得广泛应用，使得焊

4、接生产过程发生了革命性的变革，尤其是在逆变焊机实现数字化以后，出现了许多新的特点：1)焊机性能柔性化。2)控制方式智能化。3)焊接过程精密化。4)产品质量同一化。5)操作调整人性化。6)升级维护网络化。7)系统集成模块化。因此，许多新型的电弧焊接工艺的焊接性能、焊接质量、焊接效率都发生了质的改变。逆变焊机在航天航空工业获得广泛应用。从前，对于焊接性问题大多是从焊接材料角度来解决的，而今由于新型焊接电源的问世，使得焊接质量问题的解决又增加了新的手段，为此必须以焊接电弧理论为基础，研制新型适用的焊接方法和设备。本

5、文介绍了几种在航空4刘嘉、黄鹏飞、吕耀辉也参加了论文的工作。IFWT’2004航空航天焊接国际论坛航天领域应用较多或有广阔应用前景的新型弧焊方法及设备。1方波交流TIG焊20世纪50年代以来，在航天航空领域铝的焊接已经用TIG焊代替气焊。TIG焊焊铝时的最大问题是既要减少钨极烧损，又要使铝焊件受到到阴极清理作用。这一矛盾采用直流TIG焊是难以解决的，必须采用交流TIG焊。而交流TIG焊的最大问题是交流电弧过零造成电流不稳。为了改善交流电弧稳定性，人们做了大量研究工作，特别是近10年来电力电子技术的发展，交流T

6、IG焊设备有了更大的进步。交流TIG焊设备的发展大体上经历了三个阶段：最早的焊机为正弦波交流TIG焊机；随后又出现了晶闸管记忆电抗器式方波交流焊机；最近又产生了双逆变式方波交流TIG焊机。正弦波交流电弧当电流过零时，电流总是从小到大按正弦波规律变化。由于过零速度慢，电弧熄灭时间长，将影响电弧稳定性。为此还可以通过改变交流电流的频率或在工频情况下提高电流幅值。为了稳定正弦波交流电弧，一是可以在铝焊件由正变负时附加较长的稳弧脉冲：二是可以提高电流过零时的速度及交流电弧的稳定性。实际上方波交流TIG焊机可以在很大程

7、度上改善交流电弧的稳定性，当电流超过150A时可以不加任何稳弧措施。典型的方波交流电流波形如图1所示。如果用口代表正半波电流在整个周期中电流的比例，则口可用下列公式确定：夕2若毫则慨式中IsP——钨极为负的电流平均值；硒——钨极为正的电流平均值；∥——正半波电流比例。口一／I＼亡==3十D+／I＼亡=3～图1方波交流电流波形∥是一个很重要的参数。随着∥值的增大，钨极为负半波电流值也增大，使电弧特点向直流正接靠近，可以得到良好的工艺效果。主要表现在电弧压力增高阴极清理区

8、8变窄，阴极清理作用减弱，焊渣的熔宽b也

9、降低而熔深h却略有提高，如图2和图3所示。同时钨极为正时因产热过大而容易烧损，所以增大∥将减小钨极的烧损。航空航天焊接国际论坛IFWT’2004／010305070DCRP8————一DCSP图2电弧压力与正半波电流比例p的关系图3正半波电流比例侈与阴极清理区和焊缝形状的关系曰——清理区宽度沪—j皤宽^——烙深总之，方波交流电弧过零快，与一般正弦波电流相比电流过零熄弧时间短，由于热惯性作用使电弧空间