双丝三弧焊高效节能特性分析(2)

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1.5低热输入焊接6

1.5.1脉冲电弧焊技术6

1.5.2变极性脉冲电弧焊7

1.5.3焊丝回抽辅助熔滴过渡焊接技术.8

1.6选题背景和研究内容.8

1.6.1选题背景8

1.6.2研究内容9

第二章Tri-Arc实验原理及试验系统搭建.8

2.1Tri-Arc实验原理.8

2.2试验系统搭建.10

2.3实验方法.11

2.4本章小结.11

第三章Tri-Arc高效节能特性研究.12

3.1Tri-Arc焊接与双丝MIG焊高效节能试验对比12

3.1.1Tri-Arc焊接厚板时的能效分析.12

3.1.2Tri-Arc焊接中厚板时的能效分析.15

3.1.3Tri-Arc焊接薄板时的能效分析.17

3.2高效节能机理分析.20

3.2.1Tri-Arc高速熔敷机理分析.20

3.2.2Tri-Arc母材热输入结果分析.21

3.3本章小结.22

结论.24

致谢.25

参考文献26

第一章绪论 1.1 引言钢铁产业是我国国民经济的重要支柱产业。焊接的定义是通过加热、加压或者两者并用，用或者不用填充材料，使两工件达到原子间结合的加工工艺和连接方式[1]。作为世界最大的工业国，中国的钢铁消耗量位居世界榜首，而其中 50%以上的钢铁是用在了焊接生产中[2]，随着国民经济的发展，在工业、制造业的很多领域中，焊接几乎无处不在，对产品质量、寿命以及可靠性的影响是致命的，几乎起到决定性作用，甚至影响了到生产成本、效率和市场反应速度。现代工业的快速发展，对生产效率、生产成本、和生产周期的要求越来越高，为了解决这一系列问题，焊接技术正逐步自动化、高效化和智能化。我国虽为工业大国，但是距离工业强国仍还有很大的距离，而焊接技术的发展更是支撑我国工业发展的强大基础，对我国实现工业强国的目标具有重要的显示意义。近年来，由于受金融危机的影响以至于全球制造业的越来越不景气，并且竞争也越发激烈。现阶段在焊接生产中迫切需要解决的问题是焊接生产效率的提高，焊接成本的降低。焊接技术在工业发展中起到极其重要的作用，从小到微电子技术大到核能发电的工业化发展，从地球内部开发深海资源到太空中对宇宙空间的探索，从日用电器到汽车制造，极大部分离不开焊接[3-7]。别的工艺技术不能比拟于焊接工艺技术，原因在于其应用范围及规模之大。现代制造业发展飞速，传统的单丝焊的熔敷率和焊接速度已经逼近这项技术的极限值，仅仅从改善焊接电源、焊丝材料以及保护气体等因素，对于快速发展的制造业而言这些改变是远远不够的[8]。源:自;751'-论.文,网·www.751com.cn/ 因此当代焊接的需要的是更为高效、优质、低耗的焊接技术和焊接工艺，并且这已经成为现代焊接的重要研究和发展方向。在高效焊中，虽然最终的目的都是增加单位时间的焊丝熔化量，但是对于厚板和薄板来说确实天差地别，大厚板件焊接主要是靠提高熔敷效率来增加焊丝熔化量；而在薄板的焊接中却是通过提高焊接速度的方法来实现的。在焊接过程中，如果要增大焊丝的熔化速度，焊接电流就必然要增加，但是由于大的焊接电流会使得作用在熔滴和熔池的电弧收缩力快速增加，从而使得焊接过程的稳定性被破坏和增加母材的热输入，从而降低焊缝组织性能、增大焊接变形，降低焊接质量。并且大的母材热输入必然会导致电能的浪费，因此如何在保证焊接速度的同时减小母材的热输入是现代焊接的重要研究方向。
1.2 双丝三弧焊概述在熔化极电弧焊中提高焊接效率的关键是提高焊丝熔敷率，而焊丝的熔敷率主要是由焊接电流大小所决定的。由于单丝电弧焊的电流限制了熔敷率，因此一些双丝电弧焊方法成为获得更高焊丝熔敷率的选择。然而无论是普通单丝电弧焊，还是高效双丝电弧焊，对于任一路的焊丝一电弧一工件之间都是简单的串联关系，所以流过焊丝的总电流必然等于流过焊接工件的总电流。因此在常规电弧焊接过程中，在提高焊丝熔敷率的同时也必然会导致对焊接工件热输入的增加，而热输入的增加会导致焊缝金属性能下降，焊接变形增加等一系列问题，所以在实际焊接过程中又必须控制焊接热输入。这样一来，高焊丝熔敷率与降低焊接热输入在常规电弧焊接方法成为一对无法解决的矛盾。采用旁路电弧分流部分焊丝电流，使得流经焊接工件的电流可以低于流经焊丝的电流，这无疑是一种可以破解上述矛盾的理想方法。然而对于这种旁路电弧焊接方法，当旁路电极也为熔化极时，则焊接稳定性存在问题。这是因为在旁路电弧控制过程中:如果采用恒流方式，理论上可以稳定旁路电弧电流，但是旁路电弧的弧长难以稳定，而且要求送丝速度与电流精确匹配;如果采用恒压方式，理论上旁路电弧弧长可以稳定，但是电流对两焊丝的交点位置十分敏感，结果是旁路电弧电流难以稳定。因此对于旁路电弧控制，无论采用哪种控制方式，都难以解决稳定性问题，这也正是该方法存在原理上的欠缺。由于旁路电弧难以稳定，便会影响到主焊接电弧的稳定性，所以目前这种方法在实际中还鲜有应用。针对以上问题，本文是对一种新型的动态双丝三电弧焊接方法进行的研究。双丝三弧焊采用两台直流脉冲电源与母材形成两个焊接主电弧进行焊接作业。同时加入一个交流电源，在两根焊丝之间建立一个第三电弧，增加焊丝的熔化速度，在不增加母材热输入的同时提高了焊接熔敷效率，节约了电能。