文摘

为了研究电弧干扰行为双钢丝金属极惰性气体保护电弧焊过程中,建立了同步采集系统获取瞬时电弧概要信息包括动态弧长变化以及相对电压和电流信号。拖后的结果表明,电弧(t电弧)添加到中间(M-arc)在一个稳定的焊接过程中,M电弧的电流保持不变,而搅拌增加;M电弧的电压有明显增加;M弧的形状变化,增加宽度,长度和面积;M弧液滴转移频率的增加,液滴本身变得越来越小。线扩展双弧的长度是短比单电弧焊。

1。介绍

近年来,数字的研究一直集中在研究焊接材料,焊接技术,焊接设备,特别是多线的焊接,提高焊接生产率(1,2]。在twinwire甚至多线的MIG焊接,目的是提高焊接速度,而线能量保持不变。一些电线是融化的同时,沉积率无疑是比一个高。

因为它可以提高焊接生产率和改善焊接形成,双丝焊接已经吸引了广泛关注。如今,最常用的双丝焊接主要包括双钢丝金属极惰性气体保护电弧焊(3),串联双丝焊(4],埋弧焊(看到)5]。双丝焊接过程的主要问题是两个弧之间的干扰直接影响焊接质量(6]。两者之间的干扰导致各自的方差圆弧形态进一步导致热空间分配的变化。为了获得理想的焊接效果,脉冲电源被广泛使用。控制设置调整两个焊接电源使用三种模式:同步,交替,随机模式。它可以控制焊接电弧短路和相对时间关系为了减少相互干扰(7]。

about-arc中断现象,到目前为止,研究双钢丝主要集中在P-GMAW串联焊接方法。Ueyama和Ohnawa8利用脉冲控制方法,而电弧干扰和电压不稳定的现象依然严重。Scotti et al。7]利用高速摄影来分析这两个熔滴转移和电弧行为在不同条件下通过改变当前水平和不同的阶段。Ueyama et al。9)还发现,焊枪结构有一个高速脉冲串联焊接过程中对焊接的影响形成。结果表明,使用专门建造焊接火把可以获得电弧燃烧稳定,提高焊接速度和获得更好的焊接形成。Ueyama et al。4]研究线间距的影响以及保护气体成分对脉冲串联焊接过程中电弧的干扰。Yudodibroto et al。10)推出了一个指数评估串联焊接电弧焊接电流和电压的稳定通过统计和计算分析。Ueyama et al。11]表明焊接池表面的状态产生影响的电压异常弧采用最低电压原理。

摘要电弧干扰的低合金高强度钢双金属熔化极气体保护焊-研究通过观察电弧剖面变化以及测量电信号的变化。

2。实验的程序

在实验期间,第一线的定义是M-arc沿着焊接方向;下面的线定义为t电弧。双弧焊实现M-arc后通过添加系统t电弧稳定燃烧。在M - T-arcs稳步一起烧了两秒,t电弧从系统中删除。分析了电弧干扰主要在四个方面:电信号,弧线形状,液滴转移频率,线延伸长度。实验过程如图1。高速摄像系统和电信号采集系统是用来监控过程,以获得干扰信息。M-arc概要文件被高速摄影系统。整个实验系统的高速双丝焊接显示在图2。

2.1。材料

焊接测试的样本采用高强度低合金钢和15毫米的厚度。材料的化学成分如表所示1和2。本研究中使用的填充材料是一个超级空心70 mxh焊丝直径为1.6毫米。是纯粹的公司使用的保护气体₂广泛应用于造船。

2.2。焊接设备

实验设备系统包括松下码- 500 gr3焊接电源、电气信号采集卡、高速摄像系统,等等。

2.3。焊接参数

双电极都是积极的(焊枪毗邻阳极)。火炬的距离以及喷嘴之间的距离和贱金属都是20毫米。和两个相邻之间的转角火把是10°。执行平焊和有限公司₂保护气体流量20 L / min和500毫米/分钟的焊接速度。电流和电压的M -和T-arcs 250 A / 27.5 V和200 A / V,分别。

3所示。结果与讨论

3.1。分析双金属熔化极气体保护焊-的信号波形

双弧焊实现M-arc后通过添加系统t电弧稳定燃烧。在这个过程中,电流和电压的M -和T-arcs测量实验,如图3。图说明的平均有效的当前值M-arc显示添加T电弧后没有明显变化,而M-arc有显著增加的电压和T也高于设定的电压。此外,标准的差异扩大的搅拌电流和电压。

在实验中两个电线是阳极。因此,由于电磁力,存在严重的干扰导致弧地区相互抵消。弧长也略有变化,进一步导致电弧电压变化。这一现象可以简单地解释为偏差公式简化模型派生图4。

M -的中心偏移和L-arcs可以使用以下公式表示:

上面的抵消表达式表明一个弧的抵消其他电弧的电流成正比,广场的弧长,同时自己的电流和弧距离成反比。此外,由于电磁力电弧的变化。

3.2。分析电弧M-Arc的剖面特征

根据电弧图像,M的弧形形状时更稳定燃烧。弧拖拽效应导致了轻微的偏移对焊接的相反方向。作为显示在图5介绍了t电弧后,耦合电弧稳定性的变化。由于两个弧之间的吸引力,对t电弧M-arc有更明显的偏移量。使用实验室查看软件,平均价值的高度,长度和面积M-arc计算。在单线焊接的情况下,宽度,长度,和M-arc面积是10.23毫米,5.76毫米和39.17毫米²,分别。向系统添加t电弧后,耦合电弧形状变化到12.17毫米宽,长6.73毫米,52.09毫米²在区域。

根据最小电压原理,电弧的能耗特征往往是最小化和弧是对称的轴电流和边界条件决定。随着电弧处于一个稳定状态,弧柱直径()和温度()应该使电场强度弧列()的最小值。

t电弧M-arc方法时,它可以被视为一个事实,即电弧被迫被周围介质加热。根据最小电压原理,横截面面积的电弧会自动增加,导致电流密度的降低,电场强度,电弧温度。散热消除时,电弧产生的热补偿问题。因此,电弧热量生产目前,保持不变,减少了。根据电弧最低电压的原理,具有自动下降趋势驱动最小值,表明降低散热量的最大趋势。因此电弧加热时,电弧会自动扩展到一定的直径,然后电弧电场强度成为最大的减少。

3.3。分析液滴转移和M-Arc线扩展长度

单弧焊过程中,液滴转移M-arc大约是30赫兹的频率。添加t电弧后,液滴转移M-arc达到约40赫兹的频率。t电弧添加时,液滴的传输模式M-arc以及拒绝传输模式保持不变。传输频率的增加,液滴的尺寸变得越来越小,如图6。这一事实没有明显的变化发生在当前M-arc t电弧添加后表明,在整个实验中送丝速度保持不变。这是因为焊接送丝速度决定了电流变化。此外,由于t电弧焊接线的加热效果,提高了焊丝的熔化热增加,融化率。喂丝速度保持不变,液滴的尺寸变得越来越小。

M-arc线扩展长度的计算燃烧时,添加t电弧使用实验室视图之后,分别。如图7的线延伸长度M-arc减少t电弧后补充道。轮胎扩展长度从10.16毫米到9.92毫米t电弧后添加的情况下一个和分别一个。

线扩展长度的减少可以解释在钢丝加热源。先前的研究已经广泛研究焊接过程中加热的机理,得出一个类似的意见。线总热量导致加热和熔化包含两个主要部分:一个是热产生弧电极附近地区,另一个是电阻的热量。Tichella et al。12)指出,热加热和熔化的焊丝主要来自阳极吸收电子的能量(后),这意味着电弧热量熔化焊丝的主要能源,而Lesnewich [13]认为阻力线扩展长度热熔化焊丝的主要能量,即使在较低的焊接电流的情况下。如果有增加线扩展长度和线横截面积的减少,也会导致线融化速度的增加。

毫无疑问,焊丝熔化热来自两部分:耐电弧热量和热量。然而,对于adjacent-arc双丝焊接加热,加热和熔化的焊丝的热量应该由三个部分组成。表达式如下: 在哪里的总热量加热和熔化的焊丝;电弧电极附近地区的热量;电阻的热量;是第二个电弧热量;是焊接电流;相当于电压弧熔化焊丝;工作电压;阻力线扩展长度;是焊线电阻;是线扩展长度;是线区。

阳极焊线连接;因此热熔化焊丝主要依靠电阻加热产生的热量在阳极区。类似于(工作电压),有关材料。与给定材料,阳极热生产只与当前有关。由于添加焊丝、焊接线提供相邻的热量,融合率和保持不变。自和保持不变,和有一个相对减少。因此,线延伸长度减少。

4所示。结论

(1)建立了实验装置为了研究双丝弧之间的干涉行为包括测量电流和电压的同步信号和观察电弧,液滴转移过程,线延伸长度变化。(2)由于电弧压力的存在,弧长和电压增加。当前保持不变,而搅拌增加双丝焊接工艺。(3)由于电弧相互作用的影响,双丝焊液滴转移频率增加迅速,液滴的尺寸变得越来越小。同时,线延伸长度减少这表明焊接点的变化。

承认

这项研究是由中国国家自然科学基金资助(批准号51275299)。