鋁合金VPPA平焊工藝及穩(wěn)定性研究.pdf

1、鋁合金的變極性等離子弧焊接方法(VPPA)與其他焊接方法相比,具有能量集中、電弧挺度大、一次穿透深度大、焊后變形小等特點(diǎn),在不開(kāi)坡口的情況下能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形,已成功應(yīng)用于航天飛機(jī)外儲(chǔ)箱等產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)上,是一種有著廣泛應(yīng)用前景的焊接方法。本文試驗(yàn)所用設(shè)備包括變極性等離子弧焊接電源、等離子弧焊槍、送絲系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、半自動(dòng)行走小車(chē)、電弧力傳感器以及漢諾威焊接質(zhì)量分析儀等。焊接主電源通過(guò)雙逆變技術(shù),輸出恒流外特性。其中一次逆變控制電路通

2、過(guò)PWM(定頻率調(diào)脈寬)和PFM(定脈寬調(diào)頻率)聯(lián)合控制方法對(duì)主電源的IGBT驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制;二次逆變以80C196KC單片機(jī)為控制核心,輸出變極性電流。通過(guò)單片機(jī)程序可獨(dú)立調(diào)節(jié)正反極性電流的幅值及正反極性時(shí)間比等參數(shù)。本文對(duì)3mm和5mm厚鋁板采用VPPA平焊工藝試驗(yàn),分析了鋁合金VPPA平焊過(guò)程中焊接電流、離子氣流量、變極性頻率等焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響,在鋁合金VPPA平焊工藝中焊接電流是影響熔池穩(wěn)定存在以及焊縫良好成形的關(guān)鍵因素。

3、離子氣流量、變極性頻率、送絲速度、噴嘴孔徑以及焊接速度等焊接參數(shù)也對(duì)熔池的穩(wěn)定存在以及焊縫良好成形有重要的影響。采取合理的工藝參數(shù)及控制措施,建立穩(wěn)定熔池是實(shí)現(xiàn)良好焊縫成形的重要前提。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)獲得3mm和5mm厚鋁板的最佳焊接工藝參數(shù)。本文對(duì)鋁合金VPPA平焊的熔池進(jìn)行受力分析研究,在VPPA平焊過(guò)程中電弧推力要比立焊時(shí)大得多,再加上平焊時(shí)液態(tài)熔池重力的共同作用,使液態(tài)金屬的表面張力很難抵抗這兩個(gè)力的合力,難以保持熔池上受力平衡,很

4、容易使焊縫坍塌。因此研究鋁合金VPPA平焊過(guò)程穩(wěn)定性顯得尤為重要。鋁合金VPPA平焊過(guò)程穩(wěn)定前提是要保證熔池上熱和力的平衡,而電弧力是決定熔池上熱和力平衡的重要因素,并分析了焊接電流、離子氣流量等焊接參數(shù)對(duì)電弧力的影響。并重點(diǎn)分析了焊接參數(shù)、送絲裝置以及焊接電源等因素對(duì)鋁合金VPPA平焊焊接過(guò)程穩(wěn)定性的影響。并運(yùn)用德國(guó)漢諾威質(zhì)量分析議對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析,一定程度上可以評(píng)定焊接過(guò)程穩(wěn)定性。測(cè)試了鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能,并觀(guān)察了