冷金屬過渡技術(shù)的研究與應(yīng)用

1、.冷金屬過渡技術(shù)的研究與應(yīng)用摘要 文章對冷金屬過度技術(shù)概況和技術(shù)特點進(jìn)行了簡要介紹，對冷金屬過度技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。文章認(rèn)為冷金屬過度技術(shù)在鋼與鋁異種材料焊接、薄板甚至超薄板焊接、無飛濺焊接等場合具有廣泛的的應(yīng)用價值，有利于提高中國工業(yè)在國際市場的競爭能力。關(guān)鍵詞 冷金屬過渡技術(shù)；薄板；異種金屬；連接；0 前言 .;冷金屬過渡技術(shù)(Coid Metai Transfer，簡稱CMT)是Fronius公司在MIG/MAG 焊基礎(chǔ)上開發(fā)的一種革新技術(shù)，第一次將送絲運動與熔滴過渡過程進(jìn)行數(shù)字化協(xié)調(diào)焊接熱輸入量大幅降低，可實現(xiàn)鋼與鋁焊接及0.3 mm以上薄板的無飛濺、高質(zhì)量MIG/MAG

2、熔焊和MIG釬焊。1 冷金屬過渡技術(shù)原理及特點1.1冷金屬過渡技術(shù)原理 CMT 冷金屬過渡焊接技術(shù)是一種無焊渣飛濺的新型焊接工藝技術(shù)。所謂冷金屬過渡，是指數(shù)字控制方式下的短電弧和焊絲的換向送絲監(jiān)控。換向送絲系統(tǒng)由前、后兩套協(xié)同工作的焊絲輸送機(jī)構(gòu)組成，使焊絲的輸送過程為間斷送絲。后送絲機(jī)構(gòu)按照恒定的送絲速度向前送絲，前送絲機(jī)構(gòu)則按照控制系統(tǒng)的指令以70 Hz 的頻率控制著脈沖式的焊絲輸送。 CMT 的閉環(huán)控制如圖1。圖 1 CMT 的閉環(huán)控制CMT冷金屬過渡技術(shù)的基本原理是：電弧燃燒過程中，焊絲向熔池方向運動，當(dāng)焊絲與熔池接觸時，電弧熄滅，焊接電流減小，短路接觸時，焊絲回抽幫助熔滴脫落，保持很小

3、的短路電流，焊絲再向熔池方向運動，冷金屬過渡過程重復(fù)進(jìn)行。CMT 電流電壓波形如圖2。1.2 冷金屬過渡技術(shù)特點1.2.1CMT焊與MIG/MAG焊的不同1 送絲的運動同熔滴過渡過程的結(jié)合2 熔滴過渡時電壓和電流幾乎為零，TMC電流電壓波形如圖23 送絲的回抽運動1.1.2CMT焊的優(yōu)點1. 無飛濺的熔焊和釬焊，變形小2. 弧長控制精準(zhǔn)，電弧長度保持絕對恒定3. 非常有益的橋聯(lián)能力，間隙裝配要求低圖 2 CMT 電流電壓波形2 冷金屬過渡技術(shù)的研究與應(yīng)用2.1 異種金屬的CMT 在2004年第9屆北京埃森焊接與切割展覽會上，奧地利 Fronius 公司展出了一種新的 CMT(cold meta

4、l transfer)焊接技術(shù)，可同時適用于薄板鋁合金和薄鍍鋅板的焊接，還可以實現(xiàn)鍍鋅板和鋁合金板之間異種金屬的連接1。張洪濤，馮吉才，何 鵬等2人通過建立的電弧形態(tài)視覺傳感系統(tǒng)以及電流電壓波形采集系統(tǒng)研究了鍍鋅層對鋁/鍍鋅鋼板CMT熔-釬焊電弧加熱行為的影響。結(jié)果表明，小電流焊接時,鍍鋅層可以作為等離子體陰極，起到穩(wěn)定電弧的作用,而在無鍍鋅層條件下，電弧的陰極斑點不停地跳躍，電弧極其不穩(wěn)；隨著焊接電流的增大，在鍍鋅鋼板上焊接時，由于鍍鋅層的蒸發(fā)變得十分劇烈，這種蒸發(fā)行為也使得在鍍鋅鋼板上焊接時的電弧的邊緣上翹，減小了電弧與工件的接觸面積，進(jìn)而降低了焊接熱輸入，減小了界面脆性化合物層的厚度。張

5、洪濤3根據(jù)鍍鋅層的作用機(jī)理提出了鋁板和 Q235 鋼板的預(yù)涂層 CMT 熔-釬焊連接技術(shù)。通過試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)顆粒度為 200 目的鋅粉與釬劑的體積比為1：2 時，可以獲得表面成形良好的異種金屬焊縫。使用預(yù)涂層連接技術(shù)連接的接頭強(qiáng)度可以達(dá)到 80MPa 左右，拉剪試樣斷裂在鋁母材上。2.2超薄板的CMTCMT技術(shù)提供一個最低能量的平臺，F(xiàn)ronius公司在此基礎(chǔ)上將CMT過渡和脈沖過渡進(jìn)行混合，交替過渡。如一個CMT熔滴過渡后,過渡方式轉(zhuǎn)為1個或幾個脈沖過渡，通過這種方式使得MIG/MAG焊的熱輸入量可以自由增加，以達(dá)到理想的焊縫背面成形(圖3)，也可提高薄板的焊接速度。這種/pulsmix0混合

6、過渡方式同樣保持高度電弧穩(wěn)定性和低的飛濺，pulsmix混合過渡焊縫截面隨著脈沖數(shù)量增加，熔深也在增加4。圖3 pulsmix混合過渡焊縫截面朱宇虹，耿志卿5對CMT釬焊工藝和激光釬焊工藝的經(jīng)濟(jì)性比較。以某車型側(cè)圍落水槽釬焊為例(一個機(jī)器人進(jìn)行釬焊，一個機(jī)器人進(jìn)行尾燈板點焊)，大致方案如表 1 所示。表 1 某車型側(cè)圍落水槽釬焊大致方案 得出結(jié)論：CMT 工藝屬于新型焊接技術(shù)，其投資較激光釬焊更加經(jīng)濟(jì)。由于弧焊的特性，應(yīng)用在表面要求高、連續(xù)焊接長度超過500 mm、又屬于薄板焊接的車身二區(qū)時，用以替代激光釬焊還存在很大的難度，并且對夾頭設(shè)計和零件匹配要求很高。相信隨著工藝設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，此項

7、技術(shù)必將廣泛應(yīng)用于汽車等相關(guān)領(lǐng)域。3 結(jié)束語 CMT工藝是FRONIUS公司在數(shù)字化焊接技術(shù)發(fā)展過程中又一次突破。它的創(chuàng)新之處在于將焊絲的運動與熔滴過渡結(jié)合起來，使得 CMT 熔滴過渡的電壓電流區(qū)間更低，對焊接技術(shù)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。這一創(chuàng)新的工藝熱輸入量小、變形小、無飛濺、搭橋能力好、焊縫均勻一致、焊接速度高、運行成本低,為薄板的焊接提供了完美的解決方案。熔滴過渡和送絲運動相結(jié)合的精細(xì)化、微機(jī)化、智能化精確控制是未來電焊機(jī)發(fā)展的必然發(fā)展趨勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。4參考文獻(xiàn)1 吉玲. 鋼鋁異種金屬連接方法現(xiàn)狀分析J. 電焊機(jī)電焊機(jī)，2009，39(12)：1021042 張洪濤，馮吉才，何 鵬，等. 鍍鋅層對鋁/鍍鋅鋼板CMT熔-釬焊電弧加熱行為的影響J. 焊接學(xué)報, 2009(8):37-42.3 張洪濤. 鋁/鍍鋅鋼板 CMT 熔-釬焊機(jī)理研究. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文4 楊修榮. 超薄板的CMT冷金屬過渡技術(shù)J. 焊接, 2005，12: 52-54.5 朱宇虹，耿志卿. 薄板焊接的極限CMT冷金屬過渡焊接技術(shù)J. 電焊機(jī), 2011，36（6）: 5-7.致謝 本文是焊接技術(shù)新進(jìn)展講座課程的結(jié)課論文，本文中大量引用陳煥