熔化极气体保护焊引弧动态过程的研究

《熔化极气体保护焊引弧动态过程的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南昌航空大学毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告题目熔化极气体保护焊引弧动态过程的研究专业名称焊接技术与工程班级学号------学生姓名-----指导教师陈焕明填表日期2010年3月31日8南昌航空大学毕业设计（论文）开题报告一、选题依据及意义焊接，作为一种重要的先进制造技术在工业生产和国民经济建设中起着非常重要的作用。经过几十年的快速发展，焊接结构广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇以及各种金属结构等工业部门。目前，世界主要工业国家

2、生产的焊接结构占到钢产量的50%～60%[1]。而焊接电弧物理的研究作为焊接理论基础的研究，历来受焊接工作者的重视。在电弧焊中，目前引弧方法可分为接触式和非接触式两种方式[2]。不管是哪一种方式，从引弧机理来看，它们都是通过强电场击穿电场与工件间隙，瞬间产生大量能参与导电的带电粒子，然后由焊接电源提供后续电流来进行引燃电弧的。而这大量带电粒子的产生主要是来自电极的电子发射和气体间隙中中性粒子的电离这两种途径。对于熔化极气保护焊过程引弧的引燃主要是采用接触引弧方式，其机理如下：接触短路引弧时在焊丝

3、端面和工件表面之间存在较大的接触电阻，若在接触点处通短路电流时会使金属强烈加热、熔化与蒸发。理想的引弧过程应在接触点熔化及蒸发后能使焊丝末端和焊件表面之间立即形成小间隙。此时利用电场击穿焊丝末端和工件间隙，瞬时产生大量能量与导电的带电粒子，而后有焊接电源提供后续电流从而引燃电弧[3]。但是，引弧时接触点处的接触电阻并不是恒定的，它随工件的原始条件(如材料性能、表面状态等)和加热过程而变化。焊丝有可能在外伸长度上的三个不同位置发生熔断(如图1)，从而形成不同长短的间隙，造成不同的引弧效果。形成的间

4、隙越短图1焊丝熔断位置示意图8南昌航空大学毕业设计（论文）开题报告越易形成电弧，引弧成功率越高。在A点熔断时，由于熔断位置在接触点附件，故能迅速可靠地引燃电弧并转到正常燃弧状态。在这种情况下电弧启动特性好，不出现引弧过程的金属飞溅。在B点熔断时，由于熔断位置在焊丝和导电嘴的接触点附近，熔断的焊丝容易粘在导电嘴上而中断送丝，使引弧失败。在C点附件熔断时，由于熔断位置在焊丝外伸长度的中间部分，可能产生两种情况：一是熔断后产生的间隙小，焊接电源电压的恢复速度能满足引弧电弧的电压需要，引弧就成功，但往往

5、存在由于爆断引起的金属飞溅。另一种情况是熔断后产生的间隙大，焊接电源电压的恢复速度不能满足引燃电弧的需要，引弧就失败。因此在C点附近熔断，常常不能一次可靠地引燃电弧，且伴随有金属飞溅，造成不同位置的焊丝熔断是由焊丝的加热状况所决定的。在A处焊丝与工件的接触面积，焊丝与工件的表面状态，材料的导电性能都会影响A点的加热状况。同理在B处导电嘴与焊丝之间的接触状态会影响B点的加热状况。一般来说在加热初期由于A点的接触电阻比B点大，因此如果此时短路电流的上升速度足够大，A点能先于B点熔化形成小间隙，引弧成

6、功。如果短路电流的上升速度较慢，由于加热的进行以及送丝力的作用使A点的接触面积增大，接触电阻下降，因此会出现B点先于A点熔化的现象，造成一次引弧失败。由于A点和B点都存在有接触电阻故在短路的开始阶段其热量积累都比C点大。但是A点和B点均在由焊件或导电嘴引起的散热作用影响，如果A点或B点都未能先于c点而熔断，则由于送丝力的作用，可能使焊丝外伸长度的中间部位因受热压而弯折失稳，结果在C点附近出现由塑性变形引起的缩小截面，会使c点的欧姆电阻增大和热量积累迅速增加，就可能在C点附件熔断。C点附近熔断后产

7、生的间隙大或小常常决定了电弧引燃是失败或成功和爆断焊丝的大小[4]。由于焊接电弧具有强光，强辐射、高温、间隙小等特点，再加上电弧放电的机理十分复杂。因此，电弧物理理论还很不成熟，特别对于焊接引狐过程机理探讨的内容很少[5]。但是，引弧在焊接中占有很重要的地位，引弧性能好坏直接影响着焊接质量，若引弧时出现大段焊丝的爆断、引弧失败等现象会直接造成焊缝的缺陷影响美观。自动焊接和机器人焊接对焊接电源的引弧要求提出了更高的要求，若引弧失败造成焊接过程的中断[6]。对于细丝熔化极气体保护焊，它是靠焊丝与工件

8、直接短路来起弧，一般要经过几次短路才能成功地引燃电弧，这时伴有较大的声响和大颗粒飞溅，甚至有整段爆断的焊丝粘附于工件或喷嘴上，使焊丝与导电嘴粘住而不能焊接，严重时还会烧坏导电嘴。这既污损了焊件表面又恶化了劳动条件，焊工不得不在每次焊接之前用钳子剪断焊丝[7]。在半自动焊时，用钳子钳断焊丝尽管麻烦，但尚可实现，但在自动焊或机器人焊接时就无法或难以实现[8]。为解决上述问题，进行了提高焊接引弧性能的研究。8南昌航空大学毕业设计（论文）开题报告二、国内外研究现状及发展趋势2.1气体保护焊早期研究早期的