先进焊接技术作业.doc

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1、铝板/镀锌钢板的CMT焊接技术1.CMT焊接技术基本原理Fronius公司CMT(ColdMetalTransfer)冷金属过渡技术是在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。当焊机的DSP处理器监测到一个熔滴短路信号。就会反馈给送丝机构，并回抽焊丝帮助熔滴脱落，使熔滴过渡在几乎无电流的状态下进行。整个焊接过程实现“热-冷-热”交替转换，每秒钟转换达70次。焊接热输入大幅降低，可实现0.3mm以上薄板的无飞溅、高质量的MIG/MAG熔焊和MIG钎焊[1]。在用CMT焊接镀锌钢板

2、与铝的研究中，CMT可以很好的控制脆性金属间化合物的厚度，保证接头的力学性能。在焊接铝与镀锌钢板时减少锌层的蒸发，保证了材料的抗腐蚀性。除此之外，CMT有非常好的适应性，不必像TIG一样对装配精度要求极高。再加上一元化的专家库系统，使它特别适用于自动焊[2]。CMT技术的创新之处在于将焊丝的运动与熔滴过渡结合起来，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。与STT法、脉动送丝法等低飞溅焊接的电压电流波形相比较，CMT技术具有十分明显的优势，熔滴过渡和送丝运动相结合的精细化、微机化、智能化精确控制

3、是未来电焊机发展的必然发展趋势。在生产中推广低飞溅CMT焊接方法对降低产品生产的成本将具有重要的意义，具有广阔的应用前景[3]。CMT技术是将送丝过程和熔滴过渡过程进行了数字化的协调，电弧点燃后，熔滴生成、长大，同时焊丝前送，焊机的数字信号处理器（DPS）监测电弧建立的开始时间，并逐渐降低焊接电流。某一瞬间，熔滴接触熔池会产生短路，电弧熄灭之后，电流降低且接近零。当短路信号被焊机的数字信号处理器检测到时，它会将短路信号反馈给送丝机，送丝机将会迅速响应进行焊丝回抽，从而迫使熔滴从焊丝端头脱落，熔滴在无电流状态下进行过渡，在送丝

4、惯性力和表面张力作用下进入熔池。在熔滴从焊丝上滴落后，焊接电流通过数字控制系统再次被提高，焊接电弧重新被生成，并将焊丝向前送出，开始新一轮的焊接过程。2.CMT焊接技术工艺特点从形式上看CMT工艺的熔滴过渡是一种特殊的短路过渡过程。与传统的熔化极气体保护焊（GMAW）相比有3个明显的不同之处：（1）电压和电流几乎为零在熔滴过渡短路时。CMT焊接系统在数字化控制时，会独自本能的监控短路过渡的过程，在熔滴过渡短路时，电流被电源将降至非常低，热输入量几乎没有了，整个熔滴过渡过程就是高频率的“热一冷一热”交替的过程，热输入量在很大程

5、度上被降低。（2）第一次将熔滴过渡过程和焊丝运动相结合。当使用CMT技术工艺时，焊丝的送进/回抽动作会一定程度上影响焊接过程。也就是说，熔滴的过渡过程是通过送丝运动变化来控制的焊丝的“前送/回抽”频率可高达70次/秒。与普通的GMAW焊相比，它实现了闭环控制，这是其重大的创新之处。（3）熔滴脱落在一定程度上是由于焊丝的回抽。在熔滴过渡时，焊接电流十分的低，但熔滴的脱落一样被焊丝的机械式回抽运动所实现，一定程度上，并且避免了普通短路过渡方式所形成的飞溅。摆脱了以往STT法单纯靠控制脉动与波形送丝法单纯靠控制焊丝疼带来的不足。3

6、.CMT焊接技术国内外研究现状哈尔滨工业大学张洪涛等人[4]，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，减小了界面脆性化合物层的厚度。兰州理工大学的曹睿

7、，余刚等人[5]利用正交实验法对铝合金与镀锌钢薄板搭接件进行了异种材料冷金属过渡(CMT)熔钎焊，研究了工艺参数、焊丝成分以及镀锌层厚度对焊缝表面成形和接头力学性能的影响。铝/镀锌钢板CMT熔-钎焊的接头为典型的搭接接头形貌，在整个焊接过程中，硅和锌很好的起到了促进熔化的铝在钢板表面湿润和铺展的作用。接头的界面组织分析表明，焊接接头被分成熔化区、中间界面区、过渡界面区和富锌区。在焊缝金属和镀锌板的界面区形成的金属间化合物层，主要成分为Fe2Al5和FeAl3，焊丝中硅含量控制在5%左右可获得性能良好焊接接头。通过实验得出理想

8、的工艺参数：7075系列铝材在焊接电压13V，送丝速度5.0m/min，焊接速度：6.0m/s，偏离中心距离2mm，镀锌层厚度：120g/m2，焊丝系列：4043可得到良好的焊接接头。哈尔滨工业大学石常亮、何鹏等人[6]，采用冷金属过渡方法(CMT)对铝和镀锌钢板异种材料进行了熔钎焊连接。