鋁合金脈沖調制變極性TIG焊設備與工藝研究.pdf

1、鋁及其合金由于具有比重小、強度高、抗腐蝕性強等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應用在航空、航天、核能以及軍事工業(yè)等各個領域。脈沖調制VPTIG(PVPTIG)焊接工藝作為近年來發(fā)展起來的一種新型焊接方法，較其它焊接方法有著較大的優(yōu)勢，和廣泛的應用前景。該焊接工藝除了可以降低鎢極燒損，提高焊接電弧穩(wěn)定性外，低頻脈沖調制產(chǎn)生的斷續(xù)電弧力對熔池進行沖刷，可以減少氣孔、控制焊縫結晶過程及焊縫成形；高頻脈沖調制在保證電弧力的基礎上降低電弧能量密度，減小電弧籠罩的面

2、積，可以進一步減小焊縫寬度，減小熱影響區(qū)的軟化程度，提高焊縫的拉伸強度和延伸率。因此，脈沖調制VPTIG(PVPTIG)焊接工藝是一種適合于航空、航天領域重要鋁合金構件焊接的方法。 本文建立了一個鋁合金脈沖調制VPTIG(PVPTIG)焊接系統(tǒng)，包括焊接電源、焊接工作臺行走機構及送絲機構等。焊接電源是以MSP430F449單片機為控制核心的雙逆變焊接電源，其工作穩(wěn)定性好、可靠性高，輸出電流的正、反極性時間、幅值分別獨立可調，用軟

3、件程序可以方便的實現(xiàn)低、高頻脈沖調制變極性電流波形的輸出。送絲機構送絲速度穩(wěn)定、并且具有焊絲回抽功能，可有效地防止焊絲粘板現(xiàn)象的發(fā)生，保證了焊接過程的穩(wěn)定性。焊接工作臺行走機構運行可靠、穩(wěn)定，速度調節(jié)方便，并且有行程限位、正反轉等功能。焊接過程中可實現(xiàn)焊接電源、送絲機和焊接工作臺的程序時序控制，初步實現(xiàn)了焊接過程的自動化控制，為焊接工藝的研究建立了可靠、穩(wěn)定、實用的焊接系統(tǒng)平臺。 本文采用高速攝像機、記憶示波器等測試分析儀器，對

4、VPTIG電弧電學特性、熱學特性及力學特性進行了分析和規(guī)律總結。VPTIG電弧電學特性和熱學特性的分析為鋁合金VPTIG的焊接工藝提供了強有力的理論支持。即VPTIG焊時，減少DCEP時間，增大DCEP電流值，即保證了必要的氧化膜清理效果又最大限度的減少了鎢極的燒損，提高了焊接過程的穩(wěn)定性，保證了焊接質量的提高。VPTIG電弧力學特性的分析與研究為鋁合金脈沖調制VPTIG(PVPTIG)的焊接工藝提供了理論支持與指導。將脈沖電流調制功能

5、和變極性功能互相結合，低頻脈沖調制產(chǎn)生的斷續(xù)電弧力對熔池進行沖刷，可以減少氣孔、控制焊縫結晶過程及焊縫成形；高頻脈沖調制在保證電弧力的基礎上降低電弧能量密度，減小電弧籠罩的面積，可以進一步減小焊縫寬度，減小熱影響區(qū)的軟化程度，提高焊縫的拉伸強度和延伸率。在此基礎上，對VPTIG電弧穩(wěn)定性及其穩(wěn)弧措施進行了研究。 本文以自制的焊接系統(tǒng)為硬件平臺，以所總結出的電弧特性規(guī)律為理論依據(jù)，通過大量的工藝試驗，總結出了鋁合金脈沖調制VPTI