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低飛濺高速CO2焊技術(shù)
來源： 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
成果與項目的背景及主要用途：近年來我國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，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)國家相比仍有較大差距，但發(fā)展較快。據(jù)統(tǒng)計：1999年，我國的氣體保護(hù)焊在整個焊接工藝中所占的比例約為10u-/o，而日本和美國則達(dá)70%左右；2002年我國此比例達(dá)到了約17%，預(yù)計2005年可以達(dá)到22—25%。在我國以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)焊短路過渡方式應(yīng)用非常突出，國內(nèi)外研究人員的研究證明：采用MAG/C02焊短路過渡形式，可以有效地防止高速焊接（1m/min）以上）時形成的焊接缺陷。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)的焊接無論是采用細(xì)絲短路過渡方式，還是粗絲大電流的顆粒過渡方式，都會造成較大的飛濺，在短路過渡方式中，焊縫成形差也是很大的問題。著名昀STT控制法利用對電流電壓的快速控制，大大降低了短路過渡過程的飛濺，改善了焊縫成形，但也只適用于電流較小的場合，用于高速焊接需要大電流的場合時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焊時短路過渡的飛濺和焊縫成形問題。
技術(shù)原理與工藝流程簡介：該系統(tǒng)利用傳感器采集信息，由單片機(jī)系統(tǒng)對焊接過程的信息進(jìn)行分析，控制逆變弧焊電源的輸出。
關(guān)鍵問題在于實(shí)時控制的及時性。短路過渡存在大量快速的瞬態(tài)過程，需要控制電路及時做出響應(yīng)，有很大難度。美國林肯公司的STT焊機(jī)利用IGBT功率開關(guān)并聯(lián)限流電阻的方法，可以非常迅速地減小電流，對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功率開關(guān)進(jìn)行深入的研究，也使其局限于較小電流的場合。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；而對短路過渡相對穩(wěn)定的過程，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)過程的預(yù)判運(yùn)算。
技術(shù)水平及專利與獲獎情況：國際先進(jìn)，國家發(fā)明專利。
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：目前C02焊的飛濺問題的解決主要采用：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，不能短路過渡焊。這些解決方法都并不令人十分滿意，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渡的1/2—1/3以下，以一個年消耗焊絲500—1000噸的大中型企業(yè)計算，每年僅焊絲飛濺造成的損失就可減少數(shù)十萬元，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)、汽車等眾多行業(yè)。
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