精密成形工程

作者：王刚, 李彦青, 任泽良, 修延飞, 刘伟, 王厚高, 于杰, 程琳, 豆存印

单位：1.山东核电设备制造有限公司,山东 烟台 265118; <br>2.烟台市核能装备技术创新中心,山东 烟台 265118

关键词：铝合金,脉冲MIG,电弧形态,熔池特征,保护气体

基金：空气导流板铝合金MIG自动焊接样机与工艺研究

目的 对不同焊接条件下的5454铝合金熔池行为（包括熔池几何特征和液态金属流向）和电弧形态进行研究。方法 采用脉冲熔化极惰性气体保护焊（Metal Inert Gas,MIG）和冷金属过渡焊接技术（Cold Metal Transfer,CMT）进行焊接,对不同焊接条件下5454铝合金在堆焊过程中的熔池行为和电弧形态进行观察分析。此外,在进行焊接过程中的温度场分析时,同时考虑了不同保护气体对电弧的影响特征。结果 随着焊接保护气体中氦比例的上升,电弧平均直径逐渐减小,稳定性有所改善,电弧的电离能也随之增强,促使电弧在持续稳定燃烧过程中的温度逐步攀升,受电弧影响的最高温度点由纯氩时的1 959.1 ℃上升至纯氦时的2 210 ℃。相比于脉冲MIG,CMT方法的电弧长度更短,熔池尺寸更小,温度更集中,具有更大的液态金属波纹的密度和高度,但起弧时的电弧稳定性较差。结论 通过调整保护气体成分,可以显著影响电弧的行为和温度特性;相比于脉冲MIG焊,CMT方法具有更短的电弧长度、更小的熔池尺寸以及更高的温度集中性。虽然起弧时的稳定性较差,但CMT方法形成的焊缝表面的鱼鳞纹质量更高。这种差异主要源于2种焊接方法在电弧控制和熔滴过渡上的区别;彻底清除熔池表面的氧化膜对提高电弧稳定性、减少对熔池的冲击具有显著作用。当熔池表面的氧化膜较少时,电弧稳定性较高,液态金属波纹向熔池边缘扩散的频率和高度变化较小;在焊接作业中,热源生成的温度场呈椭圆状分布,其等温线在热影响区内呈现椭圆形扩展特征。随着保护气体中氦含量的增加,气体的电离电压升高,进而提升了电弧功率,这有助于提升焊接效率和电弧的温度,有效降低焊接过程中的热应力,并促进弧柱收缩,降低熔池的冷却速度,抑制接头中氢气孔的产生。

来源：2025年第8期

《精密成形工程》期刊编辑部

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