高速旋转电弧窄间隙MAG焊接技术.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·59·高速旋转电弧窄间隙MAG焊接技术韩伟；王冲；李飞（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，无锡214000）摘要：针对现代制造业中大厚板焊接的技术现状，该研究提出一种高速旋转电弧窄间隙MAG焊接新工艺。该工艺以空心轴电机直接驱动导电杆高速旋转，带动从偏心导电嘴中送出的焊丝端部的电弧在坡口内高速旋转，以达到改善坡口两侧壁熔透的目的。这种以空心轴电机驱动的旋转电弧窄间隙焊接方法及装置，设计方案新颖，创新性强，焊炬结构简单紧凑，电弧旋转速度和旋转直径调节方便，实用性好，适用于平位置的大厚板窄间隙熔化极气体保护

2、焊接。关键词：高速旋转电弧；焊接技术；现代制造1技术背景随着焊接结构的大型化，厚板焊接结构件的应用越来越广泛。目前，国内厚壁结构制造中遇到的大厚度板材，多采用埋弧焊、电渣焊和开X型坡口的多层多道焊接工艺，但是前两种工艺在焊接时不可避免的采用大线能量的焊接规范，常常导致焊接接头特别是热影响区严重脆化，很大程度上降低了冲击韧性值，这对于要求高的场合是不允许的；采用多层多道焊，不仅焊接效率低，而且焊接质量也常常难以保证，容易产生夹渣等焊接缺陷。因此，研究开发高效、高质量的大厚板焊接新技术是有必要的。在此技术及工艺背景下，本工艺提出了一种采用高速旋转电弧的窄间隙焊接新工艺，以期解

3、决大厚板高强钢焊接中存在的技术难题，并为推动窄间隙MAG焊接技术在我国现代制造等行业中的推广应用打下基础。2技术原理图1新型高速旋转电弧窄间隙焊接原理在大厚板窄间隙焊接过程中，如何保证坡口两侧壁熔间隔为0.001秒）。这里的燃弧条件为：电弧电流Iav=300A，透，得到均匀美观的焊缝成形，是亟待解决的关键问题之电弧电压U=32V，以下同。从图中可以看出，电弧呈锥形，一。因此，通过某种方式，使电弧在焊接坡口内作一定范围熔滴过渡形式是稳定的轴向射流过渡。电弧较集中，热量的摆动或旋转，是十分有必要的。主要集中在坡口中部，熔滴受等离子流力等力的强制作在总结分析相关现有技术的基础上

4、，提出了一种使用用，脱离焊丝端部，并以较高加速度沿焊丝轴向射向熔池，空心轴电机驱动的高速旋转电弧窄间隙焊接新技术，其原导致高温金属溶液集中于坡口中心，造成指状熔深（参见理如图1所示。旋转机构原理见图1（a），主要由空心轴电图2a），而坡口两侧受热较少，熔池流动性较差，因此侧壁机、碳刷、导电杆和偏心式导电嘴等构成。送丝机构送出的熔合常常难以保证，在坡口侧壁与焊道接合处易出现未熔焊丝，通过电机的空心轴和导电杆后，从偏心导电嘴送出。合缺陷。碳刷与焊接电缆相接，同时在压紧弹簧的作用下，与导电当电弧以50Hz和100Hz高速旋转时，电弧的形态分杆上的法兰台面保持滑动接触，以实现电缆

5、无缠绕下的焊别如图3和图4所示（图片之间时间间隔为0.001秒）。电接馈电。电机直接驱动导电杆和偏心导电嘴运动，并带动弧呈钟罩状，而且电弧极性斑点较大，占满整个焊丝端面；焊丝端部的电弧高速旋转（如图1（b）所示）。旋转速度可随着电弧的高速旋转，电弧按照一定的频率在坡口两侧壁以在0~100Hz的范围内实时调节，更换不同偏心距的导之间运动，避免了电弧热在坡口中心区域的聚集，从而增电嘴可以方便地调整旋转半径的大小，以满足不同场合下加了侧壁的熔透，并且有效地防止了指状熔深的出现，随的焊接需要。着电弧旋转速度增加，这种特征变得更加明显。另外，由于在高速旋转过程中，电弧周期性地接近焊

6、接坡口侧旋转离心力的作用，熔滴不再沿焊丝轴向运动，而是向坡壁，使得电弧热能够有效地向侧壁输送，同时焊接熔池也口两侧方向呈非轴向过渡。得到了充分的搅动，加快了液态金属的对流传热。因此，在当焊丝旋转到离侧壁最近端时，如图3a、h所示，电弧坡口两侧壁上形成了足够的熔深，同时还可以避免在焊缝可以直接对侧壁进行加热；同时，由于电弧对熔池的搅拌底部形成指状熔深，从而提高了焊接的质量。作用，使得熔池中液态金属在侧壁处产生堆积，有利于侧3高速旋转电弧及熔滴过渡行为壁的熔合。当旋转速度达到100Hz时，其电弧形态如图4焊丝不旋转时，电弧形态如图2所示（图片之间时间所示，由于旋转速度的增大，

7、电弧对熔池的搅拌作用也更·60·内燃机与配件图2不旋转时电弧高速摄影照片（U=32V，Iav=300A)图3旋转频率为50Hz时电弧高速摄影照片（U=32V，Iav=300A)图4旋转频率为100Hz时电弧高速摄影照片（U=32V，Iav=300A)InternalCombustionEngine&Parts·61·机械工程设计中的形状优化探讨李国辉；刘桂超（共青科技职业学院，九江332020）摘要：对于机械工程设计的过程中，形状优化设计具有显著提升机械产品承载能力的作用，进而减少产品发生裂损的可能性，进而提升机械产品的应力集