熔化极气体保护焊熔滴过渡新分类.doc

熔化极气体保护焊熔滴过渡新分类
Steps toward a new classification of metal transfer in gas metal arc welding
走向熔化极气体保护焊(GMAW)熔滴过渡方式的新分类
关键词:
弧焊
熔化极气体保护焊(GMAW) 熔化极惰性气体保护焊(MIG)
熔化极活性气体保护焊(MAG)
熔滴过渡分类
摘要:
本文通过焊接电源的进步和焊接技术的发展回顾了熔滴过渡方式的改变。深入分析了现在对于熔化极气体保护焊熔滴过渡方式的分类,同时详细描述了相关的现象以及具有建设性的改进,使得对弧焊的理论理解和实际操作更容易。在本文中,回顾了弧焊的基本概念,也进行了一些基本概念的定义和重新定义,例如:基本过渡方式、自然的与可控的过渡方式、混合方式与组合方式、粗滴过渡与喷射过渡。无论是从基本概念(过渡的物理本质)还是从焊接技术方面(焊接参数的变化)来看,过渡方式的新分类更简单明了,同时也没有放宽分类的逻辑性。对于所有那些涉及焊接研究、焊接工艺或是弧焊设备的专家而言,了解过渡方式以及焊接过程和焊接参数对此的影响是非常重要的。
1、引言:
机器人化和自动化的焊接需要完整的控制系统,包括基于过程模型的控制单元。建立这些模型提高了对熔融金属在电弧中过渡方式的认识,这在理论和实际上都是极其重要的,因为这会影响最终的焊接效果。
在过去的十年间,电弧中金属过渡的理论模型有着显著的实用意义,实现了灵活的工业焊接系统的一体化设计。对于所有那些涉及焊接研究、焊接工艺或是弧焊设备的专家而言,了解过渡方式以及工艺参数和焊接特性对此的影响是非常重要的。
在焊接领域有着卓越贡献是国际焊接协会(IIW)对于金属过渡方式的分类,这是由焊接物理委员会(SG212)完成的,并且在1984年由Prof. Lancaster发表。关于这个分类的第一个成就是在1976年,直到今天各种对分类的调整被认为是技术的发展和同时对这个主题的进一步认识也不断被发掘。大家一致赞成分别由Norrish和在2003年国际焊接协会年会上对此有所贡献的Ponomarev提出的举措。在过去几年间,这个问题上的争论分别由Iordachescu、 Quintino两人和Iordachescu、Lucas、Ponomarev三人带到电弧焊工艺与生产系统专业委员会(mission XII)和焊接物理委员会(SG212)。
弧焊电源的提供者对于熔滴过渡的方式展现了一定的兴趣(-e)。这些是“熔滴过渡方式与电弧电压、焊接电流关系”的经典图,每个设备供应商会提供用户一个实用的工具来指导工作使用。焊接工艺和电弧观察技术的发展使得能够更清楚了解这一现象,以至于能够更详细的描述这个现象,愈加突出了更新分类的需求。
另一方面,即使有了标准化(例如:DIN standards,),但是国际焊接协会对于熔滴过渡的分类法()表现得不够一致。可以明显的看到基于实际原因和改善来重新修订这个分类法是十分必要的,最终提出一个更加全面、更实用和更容易使用的新版本。
因此,本文是为了满足上述的需要而写,同时也是通过焊接电源的改进来回顾熔滴过渡方式的变化。针对行业需求变化,设备供应商不断提供创新的电弧焊接技术,例如低热输入的特种焊接。实际上,新技术不断被发明,成为了新的焊接种类,这些新的焊接通常在过渡
区采用可熔滴过渡方式。
-电流图
(a)IIW分类
(b)对于传统的焊接电源的简单的自然过渡方式
(c)组合自然过渡/可控过渡的简单图示
(d)简单过渡分类的变种
2、熔滴过渡方式的种类
自从有电弧焊接以来,熔滴过渡的主要影响因素是电弧电压和焊接电流。当增大的这两个主要技术参数的值,熔滴过渡的方式改变。这是经典的直流或交流焊电源使用时可以观察到的。但是,在过去十年中由焊接电源方面取得的进展从根本上改变熔滴过渡方式。
著名的IIW分类法是基于“自然”过渡,它是在说常规焊接电源。现在,我们很少讲自然过渡,因为不同的“控制”过渡是首选的,并在大量的焊接设备和各种焊接工艺上被使用。这些“差异”和“基本过渡”必须被指出,在分类中区分出来。
另一方面,即使在使用控制过渡时,由于供应商对电源的解决方法通常各不相同,因而也会影响传输过渡方式。这些焊接都可以说是“变体”,通过不同的技术手段得到的同一种过渡方式应该在过渡方式的同一类别中。
当然,在焊接工艺也有其特点,通常会影响过渡的类型和过渡的“变体”。即使在对一个单一工艺进行分析时,即便是控制方式下,保护气体等因素可能会显著地影响熔滴过渡。
基于在电弧焊工艺与生产系统专业委员会和焊接物理委员会提出的修订,