文档介绍：焊接电弧及熔滴控制
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无磁场焊接电弧特性
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无磁场时电弧区域带电粒子的运动:
(横向)电场作用下的运动
无磁场焊接电弧特性
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无磁场时对于熔滴上的作用力
1、重力
2、表面张力
3、电弧力(电磁收缩力、等离子流力、斑点压力)
4、爆破力
5、电弧气体吹力
无磁场时熔滴过渡的主要形式
1、自由过渡(粗滴过渡、排斥过渡、细滴过渡、射滴过渡、
射流过渡、旋转射流过渡、爆炸过渡)
2、接触过渡(短路过渡、搭桥过渡)
3、渣壁过渡(沿渣壳过渡、沿套筒过渡)
无磁场焊接电弧特性
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一、熔滴过渡传统控制方法
传统的方法是在焊接回路中串联一个电感,限制短路电流上升速度di/dt以及短路电流峰值Imax并且电感在短路期间储存的能量在燃弧期放出,有助于增加燃弧能量,对获得良好的焊缝成形有利。目前国内大量使用的CO2焊机多采用这种方法。
当电感量小时,di/dt大,短路峰值电流Isd也大,燃弧电流衰减很快,并接近于0,如图2-2(a)。当电感合适时,di/dt较小,Isd不高,燃弧电流衰减较慢,如图2-2(b)。当电感较大时,di/dt很小,Isd保持一段时间之后小桥才能爆断,如图2-2(c)。显然,电感较小时,容易产生小颗粒飞溅,而电感较大时容易产生大颗粒飞溅,当电感很大时,由于di/dt很小,焊丝与熔池接触处来不及爆断,而使焊丝与熔池发生固体短路,难以爆断。
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方式
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二、熔滴过程脉动送丝控制方式( CMT控制)
脉动送丝方式主要是通过特殊的送丝机构,采用“一送一停”的脉动方式进行,使熔滴过渡变得有规律,通过对焊丝直径、电阻热、停送时间、送丝距离及速度的控制,达到细化熔滴尺寸的目的。在送丝步距和送丝频率合适的情况下,CO2焊中的熔滴过渡一改等速送丝时的杂乱无章,而变成一步一个熔滴,即每一次送丝都造成一次短路过渡,过渡的频率等于脉动送丝的频率,熔滴形成后,焊丝高速推进,将熔滴送入熔池完成短路过渡,这种强制性短路过渡方式有利于克服阻碍熔滴过渡的斑点压力,使熔滴顺利进入熔池,大大降低飞溅且不易形成咬边缺陷。这种方式的另一个特点是不必过分控制电弧电压及焊接电流,适用于大范围的焊接要求。其不足在于难以保证焊丝动作与熔滴过渡的同步,机械结构复杂。脉动送丝的实现方式有很多,比如送丝回抽、凸轮脉动送丝和焊接电流波形联合控制等。
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送丝回抽,是利用机械力来协助或控制液桥过渡的方法。这种方法的意图是通过焊丝的瞬时回抽,用机械力来实现液桥过渡,避免液桥后期在大电流下爆炸。在短路液桥收缩过程中的后期,在适当的时机,降低液桥电流,通过控制焊丝回抽来拉断液桥。由于该方法是意图在低电流条件下用机械力来拉断液桥,在原理上,可以避免液桥在大电流下的爆炸和飞溅。但是,焊丝回抽系统的动态响应很难达到理想的程度,焊丝回抽系统的动态响应决定于检测和控制系统的动态响应、电机和减速机械系统的动态响应以及焊丝在送丝软管中运动的动态响应三部分组成。由于焊丝由送进变为回抽所需的过渡时间太长,无法保证焊丝的运动与液桥收缩和电流控制同步。由于送丝软管的存在,焊丝在软管里的运动是一个具有弹性的过程,从送丝轮的运动到焊丝末端的运动有一个相对于熔滴收缩的时间长得多的滞后,因此为保证焊丝末端的运动与电流控制、液桥收缩的同步,需要对送丝系统和焊枪部分进行专门研发设计,导致成本大大增加,不利于使用和推
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(1)t0~t1 阶段基值电流为50~100 A,是形成熔滴的阶段,电流恒定。
(2)t1~t2 阶段在基值电流下,焊丝端部熔滴在表面张力作用下形成近似球状,熔滴一旦接触熔池,电弧电压立刻提供反馈信号,基值电流很快降到10 A左右,表面张力开始吸引熔滴从焊丝向熔