论文部分内容阅读
小电流富CO2焊中,焊接电流既是熔化焊丝的热源,也是影响熔滴受力的力源,导致熔滴在电磁斑点阻力的作用下,其过渡方式只能是短路过渡,存在焊接飞溅大的问题,本文旨在实现富CO2焊熔滴从短路过渡方式到可控自由过渡方式的转变,从根本上解决上述问题,提高小电流富CO2焊过程稳定性和焊接质量。为此,本文采用单独电弧力调控和电弧力-脉冲激光协同控制实现小电流富CO2焊熔滴滴状过渡。本文首先设计并建立了的小电流富CO2焊实验系统。整个系统主要由控制模块、焊接模块、激光系统和观察模块四部分组成,确定了波形输入输出、弧压反馈、激光触发等实现过程。随后建立了基于Fluent软件的熔滴过渡数值模型,并进行了初期模拟,结果表明:模拟过程与实际过程中熔滴尺寸误差可控制允许范围之内。然后针对单独电弧力调控熔滴实现滴状过渡进行了实验研究和理论分析。熔滴过渡动态过程观察结果表明:采用负脉冲诱导法实现的熔滴滴状过渡过程稳定无飞溅,过渡形式为一脉一滴,临界过渡直径约为3.2mm,过渡频率约为8Hz。随后进行的厚度为1mm的薄板堆焊对比实验表明采用传统法的试板被焊穿而采用负脉冲诱导法的试板焊缝成形良好,进一步进行的热电偶测温实验证明负脉冲诱导法比传统法焊在焊缝同位置的最高温度低约130℃。其次进行了脉冲激光蒸发反力促进熔滴过渡机理和规律的研究。高速摄像观察到熔滴受激光照射表面温度会显著升高并产生明显的蒸发气流,熔滴在蒸发反力的作用下明显偏转。针对直径为0.8的H08Mn2Si焊丝,以脉冲激光峰值功率为变量进行实验,验证了在仅靠激光的作用下熔滴的临界过渡尺寸随着激光功率的增加而减小,当激光峰值为小于1000W时,熔滴脱落过程不稳定;当峰值功率大于1200W时,熔滴脱落直径小于3.5mm且过程稳定,因此初始附加激光峰值功率设为1200W。最后针对电弧力-脉冲激光复合控制熔滴过渡进行研究和验证。结果表明,采用设计的电流-脉冲激光复合波形,可实现小电流富CO2焊更小尺寸熔滴滴状过渡,当电流波形参数为Ip=100A,Tp=80ms,Ib=25A且激光峰值功率为1200W时,熔滴临界过渡直径约为2.8mm。但由于小电流富CO2焊本身的不稳定性以及设备能力的限制,这一复合控制过程还不稳定仍需继续优化。