论文部分内容阅读
CO2气体保护焊焊接方法因其高效率和低成本的特点,广泛应用与低碳钢和合金钢等黑色金属的焊接中。但是CO2气体保护焊却存在着焊接飞溅大、焊缝成形差这两大缺点,因此限制了CO2气体保护焊在工业应用中的发展。本文通过引入外加纵向磁场的方法来降低焊接飞溅率以及改善焊缝成形。本文中试验用的焊接母材为Q235低碳钢板,试验条件为中等电流180A-220A,利用高速摄像拍摄焊接过程中的熔滴以及电弧,并对比有无磁场时,焊接熔滴以及电弧在短路过渡各个阶段的形态变化,并根据拍摄后得到的图片,测量出熔滴在燃弧阶段球状熔滴的半径r1、短路初期熔滴与熔池接触半径r2、短路末期液桥缩颈赤道面最小半径r3、液桥与熔池接触面半径r4。对比无磁场,外加纵向低频磁场,外加纵向高频磁场下焊接熔滴的尺寸变化,进而分析熔滴在外加磁场后的受力情况,得出外加磁场对熔滴短路液桥的影响。进而得出,当施加低频磁场时,随着磁场频率的增加,熔滴半径随之增大并在磁场频率为60Hz时达到最大值,此时球状熔滴的体积最大;随着磁场频率的增加,液桥形成段时间缩短,促进了短路初期的熔滴过渡过程。施加高频磁场时,随着磁场频率的增加,液桥缩颈段赤道面的最小半径减小,加快了液桥的爆断过程,使液桥熔滴更容易过渡到熔池中,促进了短路末期的熔滴过渡过程。外加纵向磁场可以改变焊接电弧的形态,进而能够改善焊缝成形。当外加低频磁场作用时,随着激磁电流的增加,焊接电弧的上部收缩,下部电弧发散,逐渐变为钟罩形。并且随着磁场强度的增大,焊接电弧的旋转程度变得更加剧烈,从而焊缝的熔宽也逐渐变大。当磁场强度一定时,焊接电弧会随着磁场频率的改变而发生相应的变化,其变化趋势与激磁电流对焊接电弧的作用相同。短路过渡CO2飞溅主要产生于短路初期以及短路末期,在短路过渡初期,熔滴与熔池的接触面很小,容易形成瞬时飞溅,引入纵向低频磁场之后,球状熔滴在水平方向上扩展,减小了飞溅。在短路过渡末期,高频磁场对液桥缩颈处有磁压缩作用,促进了金属液桥的拉断,减小了短路过渡末期由于“电爆炸”产生的飞溅。通过实验结果可知,在焊接电流为190A,激磁电流为5A,磁场频率为100Hz时的焊接飞溅率最小为3.1%。