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先進(jìn)技術(shù)推廣

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低飛濺高速CO2焊技術(shù)

來(lái)源： 天津大學(xué)
作者：產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化中心
日期： 2014-06-07
【字號(hào) 大 中 小】

 

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：近年來(lái)我國(guó)鋼材年消耗量迅速增加，焊接工程量巨大，高效化焊接成為焊接技術(shù)發(fā)展的主流。MAG/C02焊由于其易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、抗銹低氫、成本低以及可進(jìn)行全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)，成為高效化焊接方法的重要選擇。在我國(guó)，以MAG/C02焊為主的氣體保護(hù)焊工藝應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距，但發(fā)展較快。據(jù)統(tǒng)計(jì)：1999年，我國(guó)的氣體保護(hù)焊在整個(gè)焊接工藝中所占的比例約為10u-/o，而日本和美國(guó)則達(dá)70%左右；2002年我國(guó)此比例達(dá)到了約17%，預(yù)計(jì)2005年可以達(dá)到22—25%。在我國(guó)以MAG/C02焊為主的氣體保護(hù)焊在很大范圍內(nèi)正逐步取代焊條電弧焊，極具發(fā)展?jié)摿Α?/span>
    MAG/C02氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡方式應(yīng)用非常突出，國(guó)內(nèi)外研究人員的研究證明：采用MAG/C02焊短路過(guò)渡形式，可以有效地防止高速焊接（1m/min）以上）時(shí)形成的焊接缺陷。但由于MAG/C02焊保護(hù)氣體本身的物理性質(zhì)所決定的，使用活性C02氣體保護(hù)的焊接無(wú)論是采用細(xì)絲短路過(guò)渡方式，還是粗絲大電流的顆粒過(guò)渡方式，都會(huì)造成較大的飛濺，在短路過(guò)渡方式中，焊縫成形差也是很大的問(wèn)題。著名昀STT控制法利用對(duì)電流電壓的快速控制，大大降低了短路過(guò)渡過(guò)程的飛濺，改善了焊縫成形，但也只適用于電流較小的場(chǎng)合，用于高速焊接需要大電流的場(chǎng)合時(shí)仍存在飛濺大等不足之處。
    該技術(shù)主要解決純C02氣體保護(hù)焊或低氬保護(hù)MAG焊時(shí)短路過(guò)渡的飛濺和焊縫成形問(wèn)題。
    技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：該系統(tǒng)利用傳感器采集信息，由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)焊接過(guò)程的信息進(jìn)行分析，控制逆變弧焊電源的輸出。
關(guān)鍵問(wèn)題在于實(shí)時(shí)控制的及時(shí)性。短路過(guò)渡存在大量快速的瞬態(tài)過(guò)程，需要控制電路及時(shí)做出響應(yīng)，有很大難度。美國(guó)林肯公司的STT焊機(jī)利用IGBT功率開(kāi)關(guān)并聯(lián)限流電阻的方法，可以非常迅速地減小電流，對(duì)于防止飛濺非常有利。但I(xiàn)GBT的工作條件非常嚴(yán)酷，限制了利用IGBT功率開(kāi)關(guān)進(jìn)行深入的研究，也使其局限于較小電流的場(chǎng)合。受上述條件的制約，我們必須考慮其他的選擇。
本技術(shù)找到了一種預(yù)判短路過(guò)程的方法，采用高速模擬電路為主并結(jié)合單片機(jī)的中斷建理方法加以控制；而對(duì)短路過(guò)渡相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)程，其控制則以單片機(jī)為主，可以進(jìn)行信息融合運(yùn)算，甚至可以進(jìn)行瞬態(tài)過(guò)程的預(yù)判運(yùn)算。
技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：國(guó)際先進(jìn)，國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：目前C02焊的飛濺問(wèn)題的解決主要采用：a．純氬或混合氣保護(hù)，氣體成本高；b．利用進(jìn)口STT焊機(jī)，在低速焊、小電流范圍應(yīng)用，焊機(jī)成本高；c．采用藥芯焊絲，焊絲成本高，且只能焊接中厚板，不能短路過(guò)渡焊。這些解決方法都并不令人十分滿(mǎn)意，因而本技術(shù)有很好的的實(shí)際應(yīng)用前景。
本技術(shù)可將飛濺率降為普通短路過(guò)渡的1/2—1/3以下，以一個(gè)年消耗焊絲500—1000噸的大中型企業(yè)計(jì)算，每年僅焊絲飛濺造成的損失就可減少數(shù)十萬(wàn)元，尚不包括清理飛濺所投入的人力物為。而本技術(shù)在普通逆變焊機(jī)基礎(chǔ)上加上500～1000元的一次性的材料成本投入，即可大幅度提高焊機(jī)的性能。
應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)械、船舶、鋼結(jié)構(gòu)、汽車(chē)等眾多行業(yè)。

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