铝合金中厚板双丝CMT单面焊双面成形焊接工艺

作者:刘晓莉;王建;王勇;闫德俊;冯梓宁;陈军;高飞; 刊名:焊接技术 上传者:李丹萍

【摘要】采用传统MIG焊技术对中厚板铝合金进行焊接时,存在焊接生产效率低、焊接变形大等问题。文中主要针对5083铝合金中厚板拼板,研究如何运用双丝CMT焊接技术来实现单面焊双面成形,确定最佳过渡模式及工艺参数范围,以期为相关从业人员提供一定的参考借鉴。

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0引言目前,我国铝质舰船厚5 mm以上铝合金拼板(约占总拼板量的40%)普遍采用双面脉冲MIG焊,需翻身清根,生产效率低,且占用场地。为实现中厚板单面焊双面成形,采用常规的MIG焊方法会出现热输入较大、接头熔合线及热影响区软化严重、强度降低较多等问题,所以要选择穿孔型变极性等离子弧、双丝CMT等能量更集中、热输入相对较小的焊接新技术实现优质高效焊接。冷金属过渡(ColdMetal Transfer, CMT)焊接技术是Fronius公司开发的一种新型焊接工艺,具有高熔敷效率、小热输入和无飞溅等特点,在铝合金等非铁金属及异种金属连接方面具有独特优势而得到广泛关注[1]。而双丝CMT焊接系统前后两丝在同一熔池,产生的热量互相借用,并且在熔滴过渡的同时伴随焊丝的回抽,实现高速、高效、小热输入的焊接。文中比较了中厚板铝合金CMT单面焊双面成形双丝焊接特点,从外观成形、焊接接头组织及力学性能等方面进行对比分析,从而确定双丝CMT模式下最佳控制模式及工艺参数范围。1 CMT焊接技术概述1.1 CMT焊接技术原理CMT焊接技术是一种全新的与众不同的短路过渡技术,具有质量高、引弧可靠迅速、电弧更稳定精准等特点。其整个焊接过程是:当引燃电弧后,在送丝机的作用下,焊丝向熔池运动;当熔滴接触到熔池的瞬间就会形成短路,此时焊机会迅速监测到短路信号,然后将控制信号传递给送丝机;送丝机接收到信号后就会反转回抽焊丝,利用外加的机械回抽力使熔滴与焊丝之间分离,从而让熔滴过渡至熔池。具体过程如图1所示。1.2双丝CMT过渡控制特点CMT焊接技术发展至今,已有常规CMT、脉冲CMT (CMT-P)、变极性CMT (CMT Advanced)和变极性复合脉冲CMT (CMT Pulse Advanced)等多种控制模式。其中, CMT Advanced技术是在普通CMT法的基础上自由变换电极极性,它能够将DC CMT焊与P-MIG焊任意进行组合,实现了短路过渡与射滴过渡的混合过渡焊接,自由调节电极极性、受热时间等参数。对于铝合金双丝焊组合形式有4种,即前丝脉冲+后丝脉冲,前丝CMT+后丝脉冲,前丝CMT+后丝脉冲,前丝CMT+后丝CMT [2]。采用不同的熔滴过渡控制模式时其焊缝成形、焊接接头力学性能等都有较大区别,以适应不同的工况需求。图1 CMT技术焊接过程2焊接工艺试验研究2.1试验材料与设备2.1.1试验材料试验选用母材为5083-T0铝合金,板厚5~8mm,确定选用抗裂性能良好、强度匹配合适的意大利MTL5183焊丝,直径1.2 mm。试板尺寸200 mm×350 mm,焊前对坡口表面进行打磨并用酒精擦拭。2.1.2焊接设备试验采用福尼斯(Fronius)双丝CMT焊接专机(型号:Fronius CMT Advanced 4000 R)。2.2双丝CMT焊接最优过渡控制模式选择试验针对厚5 mm的5083铝合金进行4种模式下表面堆焊试验,即前丝脉冲+后丝脉冲、前丝CMT+后丝脉冲、前丝CMT+后丝脉冲、前丝CMT+后丝CMT。焊接速度为0.8 m/min,前丝焊接电流为220 A,后丝焊接电流120 A,气体流量15 L/min。各种模式下焊缝成形系数检测结果见表1。焊缝成形系数(B/H, B为熔宽, H为熔深),反映了焊缝获得熔深的能力。通过对比发现,前丝脉冲+后丝CMT模式的焊缝成形系数相对于其他3种模式的最小,说明该模式下获得熔深的能力最强。余高成形系数(B/h, B为熔宽, h为余高)越大,说明焊缝余高偏小。通过对比发现,后丝脉冲模式的焊缝余高系数最大,但由于热输入

参考文献

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