项目简介:

      水下湿法焊接过程中，由于熔滴受到较强的排斥力的作用，其熔滴过渡存在尺寸较大、频率较低等特点，容易导致严重飞溅并影响焊缝成形质量。采用脉冲电流对熔滴过渡进行控制的方法，虽然能够在熔滴达到一定尺寸时，通过降低焊接电流显著减小其受到的排斥力，但形成缩颈时主要依靠重力和电磁力，存在促使熔滴向下的过程耗时较长、熔滴尺寸较大等问题。针对现有技术的不足，本发明提供一种基于脉冲电流与推拉丝马达协同控制熔滴过渡的水下湿法焊接方法，在熔滴从受排斥状态到向下垂落的时刻，利用推拉丝马达对焊丝进行反抽，配合重力和电磁收缩力等促进熔滴形成缩颈、脱落，以较小尺寸和较高频率顺利过渡到液态熔池中，实现协调控制的熔滴过渡，改善焊缝成形和焊接过程稳定性。
       本项目焊接工艺采用的是脉冲电流配合推拉丝马达进行焊接，即焊接过程送丝速度根据电流输出波形有规律的送进回抽。焊接过程中，电流变化较快，因此必须采用数字信号进行通讯，以保证足够得响应速度。整个过程送丝速度按照预定波形进行相应的变化，利用焊丝送进回抽带来的动量变化，电流电压匹配较好的焊接参数，配合上较高的脉冲频率，从而达到改善熔滴过渡形式的目的，进而实现一脉一滴的过渡方式。
       本项目提出的脉冲电流作用下的水下湿法 FCAW 送丝协同控制熔滴自由过渡机理研究，从改变湿法焊接熔滴受力条件入手，通过焊丝在预设波形的控制下先送进，后在熔滴长大并通过大滴排斥过渡前利用焊丝的快速回抽，由此产生的动量变化，配合熔滴本身的重力，保证熔滴沿焊丝轴线进入熔池，实现一脉一滴的、较小熔滴尺寸的自由过渡模式。与现有的技术对比，本方案具有较为明显的优点，从熔滴受力的角度着手，利用焊丝送进回抽直接干预熔滴的动量变化，配合脉冲波形促进熔滴沿焊丝轴线过渡到熔池中，针对水下焊接熔滴过渡特点，从根源上解决了熔滴过渡困难，并且没有副作用。焊枪上没有附加其他装置，焊缝的可达性好，适合全位置，具有较好的发展前景。本发明的实施能够丰富水下湿法焊接工艺，优化水下湿法 FCAW 过程的鲁棒性和稳定性，具有重要的学术理论意义和工程应用价值。本项目已获批发明专利 1 项、受理发明专利 3 项。
       研发团队山东大学材料连接技术研究所，依托材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，二十多年来一直从事高效焊接过程检测控制以及数值模拟方面的基础理论和工程应用研究工作，在熔池动态行为检测与控制、穿孔行为检测控制、焊接电弧物理、熔滴过渡动态检测、三维熔池形态及其热过程数值模拟等方面取得了国内外公认的高水平研究成果。 本专利发明人多年来一直致力于焊接过程检测与智能控制方面的研究工作，先后主持完成国家自然科学基金面上项目、青年基金、国家国际科技合作项目等国家级、省部级科研项目十余项，参与国家863 重点项目、国家自然科学基金重点项目等多项，发表论文40 余篇。