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脉冲喷射过渡

来源：日期：2016-03-12 23:17:30 人气：标签：

脉冲喷射过渡

发布于： 2013-7-1 7:38:04

    喷射过渡具有焊缝表面成形好、飞溅小等优点，但这种过渡工艺也有一些缺点，使其难以用于某些应用场合。只有焊接电流大于临界电流时才能实现喷射过渡，而喷射过渡临界电流较大，利用喷射过渡进行焊接时工件上的熔池体积大、熔深大。因此，喷射过渡工艺不能用于薄板焊接，而立焊及仰焊时，熔池难以保持。20世纪60年代。英国人j c needham发现一个持续时间较短的电流脉冲可过渡一个熔滴。这种技术被称为脉冲喷射过渡。过渡的熔滴直径等于或小于焊丝直径。图6.19为脉冲喷射过渡示意图。

    脉冲喷射过渡通过一定形状的脉冲电流来实现。见图6.20。

脉冲喷射过渡示意图

    电流以一定的频率在基值电流（ic)和脉冲电流（ip）之间切换，脉冲电流必须大于喷射过渡临界电流，如图6.21所示。脉冲电流维持时间称为脉冲电流持续时间（tp）有时也称为脉冲宽度。基值电流的作用是维持电弧稳定燃烧，基值电流维持时间称为脉冲间歇时间或基值电流持续时间（tc)。脉冲熔化极气体保护焊所用电流脉冲频率一般为30~400hz。与喷射过渡相比，在同样热输入下，脉冲喷射过渡可选择较粗的焊丝。而且这种过渡工艺可在各种焊接位置下焊接薄板，可用来焊接大部分金属，通常采用到少含85%~90%氩气氩氦混合气体、氩氢混合气体或氩气与co2的混合气体。焊接低碳钢时，允许使用5%~15%co2。这种过渡适用于焊接质量要求高的场合，可采用半自动、自动或机器人等操作方式。
    实际焊接中使用的脉冲波形并不是如图6.20所示的矩形波。所用波形的拐角外通常是圆滑的，而图中的竖直线通常也不是竖直的，具有一定的斜度。脉冲电流、基值电流、脉冲宽度及脉冲间歇时间均对熔滴过渡具有很大影响。焊接时，必须根据保护气体、焊丝种类及直径等对这些参数进行正确选择。脉冲喷射过渡可在很低的平均电流下产生，这减小了熔池和熔池尺寸，有利于熔池的保持和焊缝成形的改善。
    为了被耍脉冲喷射过渡，需要开发一些新型设备或装置。基于微处理器控制的逆变式弧焊电源坷精确地调制脉冲电流。利用这种电源进行研究可更好地理解脉冲频率、脉冲波形、脉冲电流及脉冲宽度等各个脉冲参数对脉冲喷射过渡的影响。脉冲熔化极气体保护焊已经成功地用于工业生产，其应用也越来越广泛。

   1、脉冲电流（ip)也称脉冲同谋值或峰值电流。脉冲电流必须大于喷射过渡临界电流时才能产生脉冲喷射过渡。脉冲电流控制过渡熔滴的大小和熔深。较大的脉冲电流下仍能维持较短的弧长。如果脉冲电流过大，熔滴尺寸将变得过大，易在池的上方形成连续的射流过渡，或者出现细小的熔滴沿着各个方向连续喷射出去的现象。如果脉冲电流过小，则可能需要多个脉冲过渡一滴，开成大滴过渡。
   2、脉冲电流维持时间（tp)也称脉冲宽度。脉冲电流维持时间影响熔滴尺寸和熔深。该参数应与脉冲电流合适匹配，较大的脉冲电流应匹配较小的脉冲电流维持时间。但脉冲电流维持时间过短会使熔滴尺寸增大，甚至会导致多个脉冲过渡一滴的现象。如果脉冲持续时间过长，则大量细小的熔滴连续向熔池喷射。
   3、基值电流（ic）基值电流的作用是维持电弧燃烧并预热焊丝。基值电流维持时间，电弧的能量不足以熔化焊丝和工件。基值电流过低或基值电流维持时间过长时，电弧可能会短路，即焊丝接触到熔池。基值电流过大时，基值电流维持期间可能会导致大滴过渡，脉冲过渡特点不明显。另外还必须正确匹配送丝速度，送丝速度应按照平均电流来选择。如果送丝速度过快，则会产生短路过渡；如果送丝速度过慢，则会使电弧弧长过长。还应匹配合适的焊丝干伸长度，维持恒定的电弧电压和弧长。
   4、脉冲频率适当调节脉冲频率，可实现一脉一滴的过度方式。脉冲频率由脉冲电流持续时间和基值电流持续时间确定。脉冲频率等于1/(tp+tc).在适当的频率下，通过选择合适的脉冲电流、脉冲电流持续时间及相匹配的送丝可维持一脉一滴过渡和稳定的熔滴尺寸。
   随着脉冲喷射过渡技术的发展一元化调节的脉冲gmaw焊系统得到了越来越多的应用。这种一元化调节脉冲焊系统的电源和送丝机构协同工作，通过单旋钮控制就可输出合适的焊接程序。通常利用微处理器对弧焊电源或送丝机进行程序控制。脉冲电流、脉冲宽度、脉冲频率及脉冲波形可用同一个旋钮进行协同控制，该旋钮通常指示平均电流。微处理器中的软件提供适用于各种焊接条件的焊接程序，通常根据焊丝成分、焊丝直径、保护气体、工件厚度等选择平均电流。根据平坦电流来调节旋钮，其他参数由程序自动匹配，还可根据具体要求进行修正。
   逆变式弧焊电源与送丝机之间的协同控制有多种方法。一种方法是：脉冲频率保持不变，基值电流或调节。而另一种方法是脉冲频率可调，基值电流保持不变。而送丝机的送丝速度必须与弧焊电源的输出协调好。有些电源配有控制脉冲波形的子程序，可根据焊丝成分、焊丝直径及保护气体来选择不同的脉冲波形。这种系统的优点是利用控制方法简单的电源和送丝机就可产生可控性很好的熔池。关于脉冲gmaw焊电源的详细资料，参见第10章。
    最初的脉冲gmaw焊脉冲频率为电网电压的整数倍，一般为50hz、60hz、100hz或120hz.脉冲电流持续时间是固定的，且取决于电网电压的频率。因此，为了得到稳定的电弧、合适的热功率和良好的焊缝成形，基值电流必须与脉冲电流及送丝速度相匹配。现在频率只能为电网频率1倍和2倍的脉冲电源已逐渐被淘汰。