双电极焊条单弧焊电弧特性及熔滴过渡研究

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1、垒童垒塞童圭耋：銎塞——。。。。一双电极焊条单弧焊电弧特性及熔滴过渡研究摘要双电极焊条单弧焊(TESAW)怒～项新的焊接发明，工件不接电源，电弧在藏电撩褥条裙互平褥量绝缘匏诱令群芯溃都形藏，主要裁蘑髂漓薅繁热量帮蘸桂热量熔化母材形成焊缝。该方法具有热输入调节范围大、熔台比可降到最小、熔敷系数高、电能利用率离、焊接变形和应力小等特点，是一种优质、高效、节能的浮攘方法，具有广溺静应震兹景。本文首次对TESAW懿惫弧特性和熔滚过渡进行了深入系统的研究。工艺性试验结果表明，当焊条类型确定后，双电极焊条焊芯闻距是

2、决定电弧电压静矮黧要因素，双灌稷霹条与王侔之阔豹距藤对电弧电压的影响缀小。对于焊芯直径为4ram，焊芯间距为1．2ram～1．7mm的取电极结构钢焊条(TE4303)，在焊接电流为180A～220A，焊条弧根与工件之间豹鼹离为3mm～Smm的条件下施焊，霹获褥蓑辩的舞缝藏形，溶敷金藩静傀学成分帮力学佳能达到强标要求。用高速摄像系统对TESAW的电弧形态进行了观察和分析，并用数字示波器同步记录了电弧电压和电流波形。研究结果表欢，TESAW电弧熊在空闻任意位置弓{燃帮懋浇，其电弧形态与传统静工件接电源的曦弧

3、焊电弧裔较大差别。TESAW电弧具有不同形态，主鼹可分为集中态和分散态，并且其集中与分散程度随时间周期性变化，相应的患弧电压也周期性变化，电弧形态与电弧电压之闫存在～定的对应关系。TESAW嚷弧形态与魄弧电压主要受群芯间距、辉接电流和焊条类型影响，随焊芯间距减小，电弧趋向熊中，随焊芯间距增大，电弧趋向分散；随焊接电流增大，电弧挺发增大，电弧集中、明亮，电弧形态周期瞧变纯豹频率变块，焊条药皮成分强爨影响瞬极静电予发射缒力和魄弧空间的露电性，从丽影响TESAW电弧的形态和电弧电压。TESAW电弧具有上舞静电

4、弧静特姓，荠照焊蕊阐距戆增大嚣上穆。在实验蹬究鼢基硪上，建立了缛芯誊径为4ram的TE4303焊条TESAW电弧静特性数学模型：U=0．07871+15．9c+3．25，公式中的系数表示了焊接电流年日焊芯间距对电孤电压的影嚷程度，模型计算结果与实测结果窃台。樱对手TE4303焊条，壤爝爆条V．—————————。。。———。。。。。。。。，!坠：，。纛耋。；：，。，，。。。。．。。。。，。。。一(TDl)电弧静特性曲线的斜率较大，而鼹氏体不锈钢焊条(TE0—19—10—16)电弧静特瞧基线戆籍率更大。T

5、ESAW毫弧鹣动特瞧磅究表鞠，由于热馁瞧鹣存在电弧电压的变化滞屠于焊接电流的变化。TESAW电弧可分为阳极睡、阳极焰区、过渡区、嘲擞焰区和阴极区五部分，疆投缝区、骥极姣区分裂靠遥鞭叛区和弱极送，其蒂毫辍孑塞凄丈，墩场强凄太，是明亮的弧柱区。过渡区带电粒子密度较小，电场强度较弱，电孤较暗。随焊接电流增大，阴、阳极焰变长；随焊芯间距增大，过渡区范围变大、变暗；随焊芯闽鞭减小，鬻、鞭缀焰集中。在TESAW进程中，加热和熔化焊条的能量有焊芯的电阻热和魄弧热，焊条的熔化主要依靠电弧的热量。焊芯电阻的太小对电阻热的

6、影响很大，TE0-19—10．16爆蘩其蠢更太熬瀵嚣窥更块熬熔纯速度。惫强热在焊芯上瑟形残豹滠发秘一般集中在焊条燃烧端16ram以内。双电极焊祭的熔化速度隧焊接电流的增大和焊芯间距的减小而增大，为单芯焊条的2～3倍。随焊芯间距增大，双电极焊祭的熔化系数躐夺。TESAW主要剥弱臻、辍强产热漆纯溽蕊，囊裁羯络浇臻繁熬擅稻弧鞋热量髂化母材。TESAW电弧对两焊芯熔化存在自调节作用，即TESAW电弧燃烧过程中两焊芯端酃在龟弧中瓣长度不等，逶浮葱餐麓绦耪等速终丢乏，镬TESAW魄弧懋烧过程能够稳定进行。这种自调节

7、作用对两焊j港燃弧端的长媵差有一定耍求，过大的长艘麓会导致电弧熄灭。电弧自调节作用原理是由于阴、阳极区产热不问使两焊芯麸嚣援嚣获褥热量不露，逡娥嚣簿蕊壤帮蠢舔柱区鹩长度不簿，{枣入孤程嚣中较长的焊芯从弧柱区获得更多的热量，而加快其熔化，从而起到电弧的自调节作用。⋯般随焊芯间距的减小及焊接电流的增大，电弧自调节作用增强。瘸激光营光褰速摄像系绞、数字示渡嚣及零槽菠集络濂豹方法礤究了TESAW的熔滴过渡。TESAW的熔滴过渡主要受其特殊的电弧在救电极焊条端部燃烧和套简形状的影响，不同类型双电极焊条均以瀵壁过渡

8、为主嚣过渡形式。双电极焊条宅薮燃浇薅，簿蕊内铡溶纯镶先子弹芯步}铡，相应形成鬻边疆长中闻缀的套篱形状。金属熔滴与熔渣界面张力、斑点压力和蒸发反作用力等使熔滴向焊条两侧滞熔的药皮运动。硒气体动力、踅力、电磁力等使熔漓与烬芯分离，淞黼边滞熔药V1山东大学博士学位论文皮过渡到熔池中。双电极焊条焊芯间距、电弧电流及药皮重鬣系数的变化引起套篝形状发生糖痘交纯，逶瑟对烙瀵豹过渡嚣为产生影蕊。TE4303焊条积TE0，19—10．16焊条以细熔滴渣壁过渡