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超窄间隙焊接焊剂带研制及电弧特性

苗红丽  
【摘要】: 超窄间隙焊接生产效率高,可得到性能优良的焊接接头,且在需要控制热输入材料的焊接方面具有重要的应用价值。贴敷式焊剂片和连续送入式焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法,利用专门开发的焊枪以及基本满足使用要求的焊剂片/带制作工艺,可在实验室条件下获得稳定的焊接过程和较好的焊缝成型。焊剂带约束电弧方法,焊剂带的位置是约束电弧的关键。但是,贴敷焊剂片约束电弧的方法易造成夹渣缺陷,清渣困难,不利于工业化应用;连续送入焊剂带约束电弧的方法工艺稳定性有待进一步的改进,不能够在工业应用中获得稳定的焊接过程接过程;以上焊剂带/焊剂片都不能精确控制电弧受约束的程度;此外,对约束电弧特性的研究有待进一步的深入。本文制作了适合约束电弧超窄间隙焊接的焊剂带/片,并通过采集焊接电压电流波形研究焊剂带/片约束电弧的电弧特性。 针对贴敷焊剂片和连续送入焊剂带各自的优点和不足,对焊剂的送入方式和焊剂的涂覆方式进行改进,经过一系列尝试,确定了金属支架预置焊剂片与铁丝网内芯预置焊剂片;并通过实际焊接试验对其使用性能进行评价,铁丝网内芯预置焊剂片在焊接过程中对焊剂片的定位更准确,可以实现对电弧约束程度较为精确的控制。 将铁丝网内芯焊剂片用于焊接试验,分别改变焊剂带预置高度和焊接电压,研究发现:侧壁焊剂带预置高度,影响熔化极电弧的约束程度,以及在间隙坡口中的作用范围;在焊剂带预置高度很小时,电弧的作用范围主要集中坡口的底部,燃弧开始弧长较长,随着熔滴的不断长大,电弧长度逐渐缩短,在电压波形上出现初始燃弧电压高,随后快速降低,同时具有较高的短路峰值电流。当随着侧壁焊剂带裸露高度的增加,电弧的作用范围从坡口底部向侧壁扩张,电弧长度缩短,在电压波形上表现出相对低的瞬时燃弧电压,燃弧后电压下降速度也相对慢甚至不再下降,短路峰值电流减小,同时,表现出瞬时短路出现几率增加。焊接电压影响着短路过渡过程中的弧长和电弧作用范围,当电压较低时,弧长较短,电弧只作用在坡口底部,在电压波形上出现初始燃弧电压高,随后快速降低,同时具有较高的短路峰值电流;电压进一步增大,弧长增加,这使得电弧对间隙侧壁和底部都有较好的加热效果,电压电流波形上的表现为燃弧阶段电压变化不大的周期增多,瞬时短路出现几率增加;电压进一步增大,过渡类型转变为非短路过渡。


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