毕业论文-保护气体对金属粉芯型药芯焊丝溶滴过渡和飞溅的影响研究

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毕业论文机器人CMT焊接工艺研究

毕业论文机器人CMT焊接工艺研究

机器人CMT焊接工艺研究摘要本文利用焊接机器人和福尼斯CMT焊机对镀锌板进行堆焊,搭接和对接,分析CMT 机器人焊接焊接得到板材的外观,成型,硬度,气孔产生的原因,焊接变形产生的原因。

得到由于冷金属过渡焊接的特殊的抽送丝方式,其焊接热输入量更小,在同样焊接参数下,冷金属过渡焊接比MAG焊的飞溅更少,熔深更小,且硬度值要明显低于MAG焊。

但是在搭接镀锌板材时,由于无间隙,电弧力过大,弧长修正系数过大,焊接速度过快等原因,仍会出现气孔,对接时由于板材膨胀收缩不均匀仍会出现焊接变形。

关键词:机器人;冷金属过渡;镀锌板前言近年来镀锌板在工业中应用逐渐增多,在所有应用镀锌板的行业中,汽车工业的自动化程度最高,汽车轻量化需求越来越重要,镀锌薄板的应用也越来越多,但镀锌薄板如何有效的焊接一直困扰着工程技术人员,CMT焊接技术的发展成功解决了镀锌薄板的焊接问题。

本文围绕机器人CMT焊接镀锌板过程中容易出现的几个问题展开研究:焊缝外观是否美观,焊缝区域的硬度问题,焊接区域的气孔缺陷问题,焊接过程中的变形问题……本次研究对汽车车身的镀锌薄板的焊接具有一定的现实意义,可实现机器人CMT焊接镀锌薄板少气孔无气孔,少变形甚至无变形,焊接接头美观。

冷金属过渡焊接技术可代替传统MIG/MAG焊进行薄板焊接。

第1章绪论1.1焊接机器人我国在20世纪70年代末开始进行工业机器人的研究,经过二十多年科技的发展,工业机器人的性能更完善、价格更低,应用越来越普遍。

我国在产业转型的过程中,工业机器人的需求在快速增加。

利用焊接机器人不仅能稳定和提高焊接质量,保证其均一性,而且可以改善劳动条件,提高劳动生产率,缩短产品改型换代的周期,减小相应的设备投资。

现在焊接机器人更是遇到难得的发展机遇。

一方面,焊接机器人的价格不断下降,性能不断提升,性价比大幅度提高。

另一方面,劳动力成本也在不断上升。

现在的制造型企业也都在提升加工手段,提高产品质量和增强企业竞争力。

金属粉芯药芯焊丝焊接技术

金属粉芯药芯焊丝焊接技术

4.5 HOBART METALLOR71 (E70C-6MH4)金属粉型药芯焊丝焊接 技术
1
图6
4.5.1 E70C-6M H4 金属粉型药芯焊丝根焊技术
4.6 推荐的工艺参数见表 4
表 4:


电流
电压
保护气种类及流 量
焊材规 格牌号
送丝速度
1 145~175 15.1~15.9
热 焊 199~206 23.6~23.9 填
金属粉型药芯焊丝:宽熔 深,对接头装配尺寸公差 要求不高
图2 实芯焊丝和金属粉型药芯焊丝的熔深形状
f、在厚壁焊接时可采用窄坡口(较常规 60o 坡口)减少焊接层道降低
生产成本。
熔渣( 颗粒)
气嘴 导丝、导电管
凝固渣( 颗粒)
保护气体 药芯焊丝
焊接方向
粉芯
凝固 焊缝金属
电弧及金属过渡 熔池
图 3 金属粉型药芯焊丝焊接原理
金属粉型药芯焊丝焊接技术
四川石油管理局管道焊接技术中心
杨祥海
Ⅰ、概述
石油、天然气是国民经济的重要能源之一,随着国民经济的发展,
石油、天然气作为基础能源和化工原料在国民经济中占有越来越重要
的地位,在天然气、石油资源的开发利用中,石油、天然气输送管线
占有显著的位置,由于焊管钢对各种力学,使用和焊接性能要求较高。
所以从 20 世纪 70 年代开始国外钢材冶金企业一直积极研究开发的微
合金结构钢是主要目标。我国从“六五”国家科技攻关就开始了对石
油、天然气管道管线专用钢的开发研制,到“九五”国家科技攻关期
间,已逐步淘汰了自 20 世纪 50 年代以来一直沿用的普通钢材。生产
的焊接钢管的常规力学性能已达到 API-5L 标准规定的 X65 级以下性

药芯焊丝的应用及生产工艺

药芯焊丝的应用及生产工艺

2 我国药芯焊丝的行业现状2.1 我国药芯焊丝的发展概况我国药芯焊丝的发展可分为三个阶段。

第一阶段时间上大致为上世纪60至80年代中后期,主要针对药芯焊丝制备技术所涉及的技术领域进行基础研究,包括药芯焊丝线生产所需要的设备、生产工艺、生产配方以及药芯焊丝的应用等。

这一阶段参与的单位以科研院、所为主;第二阶段,80年代中后期至2000年,以引进第一条细直径(φ1.6mm)药芯焊丝生产线以及在国家重点工程(宝钢设备安装等项目)使用药芯焊丝为标志,药芯焊丝进入工程应用阶段。

这一阶段工程上使用的药芯焊丝多为进口药芯焊丝,同时一批企业引进了数十条药芯焊丝生产线。

另外国产药芯焊丝生产设备不断完善,逐步满足了药芯焊丝生产对技术装备的要求,国产药芯焊丝在全年用量中所占比例逐渐增加,为下一阶段的发展奠定了良好的基础;第三阶段,2000年以后特别是2004年后,药芯焊丝应用高速发展。

在经过了多年的市场储备后,伴随制造技术和生产设备的不断进步,我国药芯焊丝行业的生产规模发生了巨大的变化,尤其是近10年来。

产能的扩张是以国内焊接材料生产厂家购置国产药芯焊丝生产线为主,这些企业对焊接材料生产内在规律的掌握以及现成的销售网络,对药芯焊丝年用量成倍增长起到了强有力的推动作用,并且国产药芯焊丝的产品质量能够满足工程的技术要求,价格也从每吨两万多降至一万左右。

资料表明,1996~2006年,我国药芯焊丝的产量以年均69.86%的复合增长率在高速增长,这样的增长速度在我国制造业中是相当惊人的,到2008底药芯焊丝用量更是突破20万吨,占焊接材料总量超过5%。

见图12.2 我国药芯焊丝的市场状况2.2.1药芯焊丝市场构成情况国内药芯焊丝的使用始于宝山钢铁公司的建设。

其后,机械制造行业、能源化工行业、船舶制造和海洋结构行业、建筑和桥梁业、输油及输气管线建设行业等相继使用了进口焊丝和国产焊丝。

从各行业的使用品种上看,在船舶制造和海洋结构行业、建筑和桥梁业、机械制造行业、能源化工行业、钢结构行业,主要使用钛型气保护药芯焊丝;在输油及输气管线建设中主要使用自保护药芯焊丝;耐磨堆焊药芯焊丝应用于各行业材料的表面性能改进上。

药芯焊丝

药芯焊丝

芯焊丝编辑本词条缺少信息栏、名片图,补充相关内容使词条更完整,还能快速升级,赶紧来编辑吧!药芯焊丝也称为管状焊丝,可以通过调整药芯添加物的种类和比例,很方便地设计各种不同用途的焊接材料,因为它的合金成分可灵活方便的调整,所以药芯焊丝的许多品种是实心焊丝无法冶炼和轧制的。

目录1简介2分类▪耐磨系列▪碳钢和低合金系列3制备4特性5历史沿革6其它相关1简介编辑早在1950年代初气保护药芯焊丝便已开始开发问市,但至1957年才开始广为药芯焊丝图片商业上使用。

此种方法可说是取自埋弧焊与CO2焊接(指实心)的优点组合而成,焊剂包在焊丝内并藉外围CO2气体的保护可使焊接时产生较柔和且稳定的电弧以及低飞溅为其特点。

开发之初只有大丝径焊丝(2.0—4.0mm),用于重大工件的平焊与横焊。

直至1972年小丝径焊丝开始发展才大大的扩展了药芯焊丝使用的领域。

自保护药芯焊丝是在气保护药芯焊丝问市不久便被发展出来而且也很快的被工业界广为认同于特定的用途上。

两者最大的不同点在第二单元便已有所述明,本单元将做整体的探讨。

另据资料介绍:日本从1985年至今其焊条占整个焊材的比例从45%下降到20%;而药芯焊丝所占比例已达到近30%。

在美国焊条比例下降到不足40%,药芯焊丝则接近40%;西欧各国焊条约占30%,药芯焊丝约占20%。

由此可见。

药芯焊丝与手工焊条和氩弧焊丝相比有明显的优势,主要是把断续的焊接过程变为连续的生产方式,从而减少了焊接接头的数目,提高了焊缝质量,也提高了生产效率,节约了能源。

2分类编辑药芯焊丝又分为有缝和无缝药芯焊丝,无缝药芯焊丝的成品丝可进行镀铜处理,焊丝保管过程中的防潮性能以及焊接过程中的导电性均优于有缝药芯焊丝。

药芯焊丝按不同的情况有不同的分类方法。

按保护情况可分为气体保护(CO2、富Ar混合气体)和自保护以及埋弧堆焊三种。

按焊丝直径可分为细直径(2.0mm以下)和粗直径(2.0mm以上)。

按焊丝断面可分为简单断面和复杂断面。

CMT工艺应用及其研究现状

CMT工艺应用及其研究现状

CMT工艺应用及其研究现状杨晓锋;王顺尧;张超;张海燕;姚婷婷;刘志兵;张江伟【摘要】CMT焊接工艺创新地将熔滴过渡与送丝运动结合,实现了低热输入、无飞溅的焊接,从而克服了传统熔化极气体保护焊飞溅大、变形大的问题,使得CMT 应用于钢与铝焊接、薄板甚至超薄板焊接、无飞溅焊接等场合.【期刊名称】《产业与科技论坛》【年(卷),期】2011(010)015【总页数】2页(P97-98)【关键词】CMT;无飞溅;熔滴过渡【作者】杨晓锋;王顺尧;张超;张海燕;姚婷婷;刘志兵;张江伟【作者单位】江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院;江苏科技大学材料科学与工程学院【正文语种】中文熔化极气体保护焊是一种应用非常广泛的焊接方法。

然而传统熔化极气体保护焊飞溅大,成形差及焊接变形大的问题一直没有得到很好的解决。

CMT(Cold Metal Transfer,冷金属过渡)是奥地利福尼斯公司在钢与铝焊接、无飞溅引弧技术以及微连接技术基础之上开发成功的一种低热输入量焊接工艺。

CMT技术的创新之处在于将熔滴过渡与送丝运动结合,大大降低了焊接过程的热输入量,真正实现了无飞溅焊接,可以焊接薄板甚至是0.3mm的超薄板。

本文主要介绍了CMT的发展历史、应用领域和研究现状以及其发展趋势。

一、CMT工艺发展CMT是Cold Metal Transfer(冷金属过渡)的简称,是福尼斯(Fronius)公司在钢与铝焊接、无飞溅引弧(SFI)技术和微连接技术基础上发展起来的。

早在1991年,Fronius公司就致力于研究钢和铝的连接。

1997年成功开发出无飞溅引弧技术(SFI),这项技术为CMT的发展奠定了基础。

1999年,Fronius公司研究了灯座的微型焊接技术并最终使CMT技术成为现实。

焊丝分类实芯焊丝及药芯焊丝特性

焊丝分类实芯焊丝及药芯焊丝特性

焊丝分类实芯焊丝及药芯焊丝特性2..3.1 焊丝分类按制造方法可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类,其中药芯焊丝又可分为气保护和自保护两种。

按焊接工艺方法可分为埋弧焊焊丝、气保焊焊丝、电渣焊丝、堆焊焊丝和气焊焊丝等。

按被焊材料的性质又可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝等。

焊丝实芯焊丝药芯焊丝埋弧焊、电渣焊气体保护焊自保护焊惰性气体保护焊(TIG,MIG)活性气体保护焊(MAG)埋弧焊气体保护焊(CO2焊,Ar+CO2焊)自保护焊2.3.2 实芯焊丝实芯焊丝是热轧线材经拉拔加工而成的。

产量大而合金元素含量少的碳钢及低合金钢线材,常采用转炉冶炼;产量小而合金元素含量多的线材多采用电炉冶炼,分别经开坯、轧制而成。

为了防止焊丝生锈,除不锈钢焊丝外都要进行表面处理。

目前主要是镀铜处理,包括电镀、浸铜及化学镀铜等方法。

不同的焊接方法应采用不同直径的焊丝。

埋弧焊时电流大,要采用粗焊丝,焊丝直径在 2.4~6.4mm;气保焊时,为了得到良好的保护效果,要采用细焊丝,直径多为0.8~1.6mm。

1.埋弧焊用焊丝埋弧焊接时,焊缝成分和性能主要是由焊丝和焊剂共同决定的。

另外,埋弧焊接时焊接电流大,熔深大,母材熔合比高,母材成分的影响也大,所以焊接规范变化时,也会给焊缝成分和性能带来较大影响。

埋弧焊焊丝的选择既要考虑焊剂成分的影响,又要考虑母材的影响。

为了得到不同的焊缝成分,可以采用一种焊剂(主要是熔炼焊剂)与几种焊丝配合F也可以采用一种焊丝与几种焊剂(主要是烧结焊剂)配合。

对于给定的焊接结构,应根据钢种成分、对焊缝性能的要求指标及焊接规范大小的变化等进行综合分析之后,再决定所采用的焊丝和焊剂。

低碳钢用焊丝由于焊缝中合金成分不多,故可采用焊丝渗合金,也可采用焊剂渗合金。

通过焊剂向焊缝中过渡时,有利于改善焊缝的抗热裂纹能力和抗气孔性能;通过焊丝向焊缝中过渡时,有利于提高焊缝的低温韧性。

焊接低碳钢时多采用低碳焊丝(H08A等),当母材含碳量较高或强度要求较高、而对焊缝韧性要求不高时,也可采用含碳量较高的焊丝,如H15A或H15Mn等。

3焊接化学冶金及焊缝金属的合金化

3焊接化学冶金及焊缝金属的合金化

三、焊接化学冶金反应区
焊接化学冶金过程是分区域(或阶段)连续进行的,以手工电弧焊为例, 有三个反应区:药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。
(一)药皮反应区(100℃至药皮的熔点1200℃) 1) 水分的蒸发
>100℃,吸附水全部蒸发; >200~400℃,结晶水被排除; 更高的温度,化合水。
2) 某些物质的分解
(二) 焊缝金属中的氢及其扩散
在钢焊缝中,氢大部分是以H、H+或H-形式存在的,它们与焊缝金属形成 间隙固溶体。由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金 属的晶格中自由扩散,故称之为扩散氢。
(3)氢对金属的作用
主要来源:焊接材料中的水分、含氢物质及电弧周围空气中的水蒸气等。 (一) 氢在金属中的溶解 根据氢与金属作用的特点可把金属分为两类: 第一类是能形成稳定氢化物的金属,如Zr、Ti、V、Ta、Nb等。这类金属吸
收氢的反应是放热反应,因此在较低温度下吸氢量大,在高温时吸氢量 少。焊接这类金属及合金时,必须防止在固态下吸收大量的氢,否则将 严重影响接头质量。 第二类是不形成稳定氢化物的金属,如Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等。但氢 能够溶于这类金属及其合金中,溶解反应是吸热反应。
1)与熔滴相比,熔池的平均温度较低,1600~1900℃; 2)比表面积较小,约为3~130cm2/kg; 3)反应时间稍长些,但也不超过几十秒; 4)温度分布极不均匀,熔池中有一定的强烈运动。
熔池前部发生金属熔化和气体吸收,并有利于发展吸热反应; 熔池后部发生金属凝固和气体逸出,并有利于发展放热反应。
熔池阶段的反应速度比熔滴阶段小,并且在整个反应过程中的贡献也 较小。合金元素在熔池阶段被氧化的程度比熔滴阶段小就证明了这一 点。但是在某些情况下,熔池中的反应也有相当大的贡献。

药芯焊丝配方

药芯焊丝配方

药芯焊丝配方1 题名超低碳氮强化埋弧与自保护药芯焊丝堆焊层性能分析作者王清宝;刘景凤;沈凤刚;关键词埋弧焊丝;;自保护药芯焊丝;;回火温度;;耐磨性单位中冶集团建筑研究总院焊接所摘要通过超低碳氮强化00Cr13Ni4MoN堆焊合金埋弧和明弧(自保护)两种药芯焊丝配方的设计及其熔覆金属化学分析,阐述了两种焊丝熔覆金属中氮的过渡形式;在堆焊工艺参数相同的情况下,对微观金相组织,宏观硬度、抗回火性及耐磨性的研究,分析比较了两种药芯焊丝堆焊熔敷金属的力学性能。

结果表明,修复连铸辊,自保护焊丝比埋弧焊丝具有更好的力学性能及更宽的应用范围。

刊名焊接学报年2006 期062 题名焊接材料及其生产设备摘要<正>20062085 基于均匀设计方法研究不锈钢焊条的药皮温升/孟工戈…//焊接学报.-2005,26(8).-19~22 为探索从药皮配方改善不锈钢焊条尾部发红开裂的技术路线,基于均匀设计计算机软件制作、研究了28个不锈钢焊条小样。

试验中选定12种药皮辅料作为自变量,并把每个自变量分成7个水平;把焊接过程中焊条的药皮温升作为指标,并用热电偶和X-刊名机械制造文摘-焊接分册年2006 期023 题名MgO型气保护药芯焊丝渣覆盖的研究作者闫红,张容,邹吉权,宁长利关键词药芯焊丝;;氧化镁渣系;;渣覆盖率;;影响规律;;配方单位天津职业大学机电学院摘要首先介绍了一种新型的碱性气保护药芯焊丝的渣系,即MgO渣系,描述了该渣系的主要成分及性能,研究了该渣系的各组分对渣覆盖率和渣壳断面形状的影响,分析了各组分及因素对渣覆盖的影响规律.对YHJ507渣覆盖性能的影响因素进行了实验研究.对配方成分及其他因素做了单因子实验,得出了这些因素对YHJ507渣覆盖性能的影响规律.并通过回归分析的方法,得出了配方成分与YHJ507渣覆盖率之间关系的数学模型,这对YHJ507的配方设计具有指导意义.刊名河北工业大学学报年2005 期054 题名钛型全位置药芯焊丝配方设计和焊丝性能的可靠性研究作者杨建东,侯杰昌单位天津市金桥焊材集团有限公司摘要<正> 药芯焊丝作为新一代高效率、高性能焊接材料,已经受到人们的普遍认可,广泛地应用到工业制造的每个行业。

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I 保护气体对金属粉芯药芯焊丝溶滴过渡和飞溅的影响 摘 要 金属粉芯型药芯焊丝相对于普通焊条或焊丝具有生产效率高,溶敷速度快,焊缝质量较好等优势。金属粉芯焊丝现已在全国各地焊接工程施工中得到广泛应用,这种焊

丝通常采用CO2或者Ar+CO2气体保护焊接,还可通过调整金属粉芯的成分,向焊缝中加入不同的合金元素,以满足不同材料焊接的需要。各国对金属粉芯型药芯焊丝进行了大量的试验研究其中电弧物理特性,特别是溶滴过渡特征,是影响焊丝工艺性和接头质量的重要因素,所以对金属粉芯型药芯焊丝溶滴过渡和飞溅的研究具有重要意义。 本文采用高速摄像法,对金属粉芯型药芯焊丝的溶滴过渡形态、飞溅进行了试验分析。研究结果表明:金属粉芯型药芯焊丝的溶滴过渡形式为:短路过渡、排斥过渡、细颗粒过渡、爆炸过渡。 金属粉芯型药芯焊丝的飞溅形式主要为:气泡放出型飞溅、电弧力引起的飞溅、溶滴爆炸引起的飞溅、缩颈飞溅、电爆炸飞溅。

随着Ar的增加CO2气体的减少,溶滴过渡以细滴颗粒过渡为主,短路过渡次之,随着过渡的进行大滴排斥过渡和爆炸过渡出现的次数减少。在此过程中溶滴尺寸逐渐变小,过渡的频率加快。 随着Ar气体的增加CO2气体减少,飞溅以缩颈飞溅和电爆炸飞溅在一个周期内出现的次数多。气泡放出型飞溅和溶滴爆炸引起的飞溅在减少,并且在此过程中飞溅量逐渐减小。

关键词:金属粉芯型药芯焊丝,溶滴过渡形态,飞溅,高速摄像

II

SHIELDING GAS FOR METAL CORED FLUX CORED WIRE MELTING DROPSAND SPIASHING EFFECT TRANSITION ABSTRACT Metal cored type flux cored wire with respect to the common electrode or wire with high efficiency, deposition speed, better weld quality and other advantages.Metal cored wire welding has been widely used in construction throughout the country, this wire usually CO2 or Ar + CO2 gas shielded welding, but also by adjusting the composition of the metal powder core to weld with different alloying elements to meet the needs of different materials to be welded.States metal cored type flux cored wire a large number of experimental studies, in which the physical characteristics of the arc, in particular droplet transfer characteristics, is an important factor affecting the quality of welding processes and joints, so that the metal powder type flux cored wire core melt globular transfer and research splash of great significance. In this paper, high-speed imaging method, droplet transfer form metal powder core flux cored wire, spatter analyzed experimentally. The results show that: the droplet transition form metal powder core flux cored wire is: short circuit transfer, rejection transition, the transition of fine particles, drop shot transition, transition explosion. Splash in the form of metal cored type defended cored wire mainly: air-releasing type splash, splashing arc force caused by the splashing droplet explosion caused by constriction splash, splash electrical explosion.

Ar increases with decreasing CO2 gas dissolved particles of fine droplets drip transition to transition-based, short transition followed, with the transition of large droplet explosion transition transitions and reducing exclusion. In this process,the fine particles gradually. With the increase of CO2 gas Ar gas reduction, splash in the constriction and electrical explosion splash splashing in a cycle appears more often. Air-releasing type explosion splashes and droplets of the solution in reducing splash and spatter amount gradually decreases in the process.Accelerate the transition frequency. III

Keywords: metal powder core wire, droplet transfer forms,splash, high speed photography

IV 目 录

摘 要 ................................................................. I ABSTRACT ............................................................... II 第一章 绪论 ........................................................... 1 1.1研究背景和意义 ................................................... 1 1.2金属粉芯型药芯焊丝国内外现状 ..................................... 1 1.3课题的目的和内容 ................................................. 3 1.4药芯焊丝溶滴过渡和飞溅特征 ....................................... 4 第二章试验材料及方法 .................................................... 7 2.1实验材料 ......................................................... 7 2.2实验设备和方法 ................................................... 8 第三章实验数据结果与分析 ............................................... 11 3.1金属粉芯型药芯焊丝溶滴过渡及其特征 .............................. 11 3.1.1短路过渡 .................................................. 11 3.1.2大滴排斥过渡 .............................................. 11 3.1.3细滴颗粒过渡 .............................................. 13 3.1.4爆炸过渡 .................................................. 14 3.2金属粉芯型药芯焊丝焊接飞溅及特征 ................................ 14 3.2.2缩颈飞溅 .................................................. 15 3.2.3溶滴爆炸引起的飞溅 ........................................ 16 3.2.4电弧力引起的飞溅 .......................................... 17 3.2.5电爆炸飞溅 ................................................ 17 3.3保护气体对溶滴过渡模式的影响 .................................... 18 3.4保护气体对飞溅模式的影响 ........................................ 20 第四章 结论 ............................................................ 23 参考文献 ............................................................... 24 致谢 ................................................................... 26 中文翻译 ............................................................... 27

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