论文部分内容阅读
熔化极气体保护焊(GMAW)是一种应用广泛、工艺简单且易于实现自动化的高效焊接方法。近年来,许多企业对进一步提高GMAW的生产效率提出了需求,其最直接的方式是采用高速焊接。然而,焊接过程中,随着焊接速度的增加,极易产生咬边、驼峰焊道及其它焊缝成形缺陷。为了避免高速焊接过程中产生成形缺陷,首先必须对形成这些缺陷的原因进行分析,并依此找出抑制缺陷产生的有效可行方法。本文主要研究熔化极气体保护焊(GMAW)高速焊接过程中驼峰缺陷的形成机制,并提出抑制的方法。本研究对于高速焊接方法的工程应用具有重要的指导意义。开展了焊速2 m/min的高速GMAW焊接。通过改变焊接速度、电弧长度、焊接保护气体等参数,探讨了焊接参数对驼峰缺陷的影响规律。通过搭建高速摄像系统及激光辅助照明系统,观察了驼峰形成过程。研究表明,电弧下端的“固态斑点”是驼峰形成的源头。当“固态斑点”被电弧下方薄的液体层或者回填的液态金属填充,则焊缝成形良好;当“固态斑点”不断积聚,就会形成大的“固态凝固区”。“固态凝固区”既阻止后端液态金属的回流、填充,也阻止了前端液态金属的向后流动,便形成驼峰谷底,而被其分割的两段液态金属不断堆积并凝固形成驼峰波峰。高速焊时,随着速度的提高,热输入变小,电弧下方熔化的液体层变薄,在电弧力或者熔滴撞击力的作用下极易“吹出”或者“撞击出”上述“固态斑点”。因此,“固态斑点”的数量、电弧下方液态金属薄层的面积、“固态凝固区”的大小以及回填液态金属的流动性决定了驼峰缺陷程度。基于驼峰缺陷形成机理分析,开发了可实现高速焊接的GMAW+TOPTIG复合焊接工艺。通过相同焊接条件下常规GMAW和GMAW+TOPTIG的堆焊试验,验证了该复合焊接工艺对驼峰缺陷的抑制作用。即通过TOPTIG的电弧力作用,推动后端液态金属的回填,使GMAW电弧下方产生的“固态斑点”数量及“液态金属薄层”面积变小。通过TOPTIG电弧热作用,减小后端液态金属的表面张力以促进回填液态金属的流动性。使回填作用更加明显。另外TOPTIG的独特送丝功能也抑制了由于TOPTIG电弧所产生的额外“固态斑点”缺陷源。该试验通过优化两焊枪之间的参数组合,达到了焊接速度为2m/min,无驼峰,焊缝成形美观的要求。