三丝高速埋弧焊工艺特点及设备简介

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：在多丝埋弧焊的应用中，最常见的是三丝埋弧焊，如美国Lincoln公司的三丝埋弧焊装备，特别适合厚大钢板工件的焊接。三丝高速埋弧焊电源可采用多种组合，如AC+AC+AC或DC+AC+AC等组合，但通常采用DC+AC+AC组合的情况比较普遍。有技术文献报道，有技术人员利用埋弧焊实现了厚度为3mm和4mm钢板的高速埋弧焊。

在多丝埋弧焊的应用中，最常见的是三丝埋弧焊，如美国Lincoln公司的三丝埋弧焊装备，特别适合厚大钢板工件的焊接。传统的三丝埋弧焊一般采用一台晶闸管式或硅整流式电源和两台普通的正弦波交流电源，并与专用三丝焊枪、直流伺服驱动的送丝机和行走机构等组合成三丝高速埋弧焊接装备。三丝高速埋弧焊电源可采用多种组合，如AC+AC+AC或DC+AC+AC等组合，但通常采用DC+AC+AC组合的情况比较普遍。三丝共熔池高速埋弧焊有3个电弧同时燃烧，焊缝能够获得的能量比双丝高速埋弧焊更多，因此，可实现的焊接速度更高，焊缝获得的热输入可用下式表示：

式中 I_f1、U_f1、I_f2、U_f2、I_f3、和U_f3——分别为3个电弧的电流和电压。

在焊接速度v_w和热效率_η恒定的条件下，焊缝热输入的稳定与否决定于I_f1、U_f1、I_f2、U_f2、I_f3、和U_f3六个参数，任何一个参数发生变化，热输入就会发生变化，焊缝成形就会受到影响。

在双丝高速埋弧焊系统的基础上，添加一套交流弧焊电源和送丝机构，将双丝高速埋弧焊接系统升级为三丝高速埋弧焊系统，实现三丝共熔池高速埋弧焊。现以华南理工大学在国家自然科学基金会支持下所取得的研究成果为例作简介。焊接时可根据具体要求，调节三个焊枪的位置，以保证共熔池，但距离也不能太近，以减轻电弧间干扰，维持电弧的稳定，表1-4-13列出了三丝高速埋弧焊的两个实例，全部采用逆变式“DC+方波AC+方波AC”弧焊电源组合，试验条件为：“DC2000A+方波AC1800A+方波AC1250A”逆变式埋弧焊电源组合，直流采用DCRP接法，低碳钢板，板厚20mm；前面焊丝ϕ5mm，中间焊丝ϕ4.8mm，后面焊丝ϕ4mm，焊丝牌号H08A，三根焊丝相互间距分别为30mm、32mm，三把焊枪空间位置如图1-4-57所示；焊剂HJ431，两交流方波电源占空比均设为0.5，堆焊方法。

由表1-4-13可知，通过改变参数，得出不同特征的焊缝，每条焊缝的参数略有不同，但它们的焊接速度均超过了2.0m/min，焊接过程稳定、焊缝成形良好。

图1-4-57 三丝焊枪空间位置

表1-4-13 不同参数的三丝高速埋弧焊

在DC+AC+AC组合时，为了减小电弧间磁偏吹，需合理调整交流电弧间的相位差，如果同频率的两交流方波电源的相位差为0°时，则两电弧相互吸引，如果相位差为180°时，则两电弧相互排斥，因此，为了减小电弧间的相互作用，最好将两电弧的相位差固定在90°左右，如图1-4-58所示。而在AC+AC+AC组合时，三个弧焊电源之间相位差应该互为120°。

图1-4-58 两电弧不同相位差时的相互作用

高速埋弧焊也可应用于薄板钢材的焊接，但需要根据式（1-4-23）、式（1-4-24）和式（1-4-25）调整焊接的参数，减小焊丝直径，降低焊接电流，合理设定小车行走速度，减小焊缝的热输入，否则热输入过大，易出现焊穿薄板等缺陷。有技术文献报道，有技术人员利用埋弧焊实现了厚度为3mm和4mm钢板的高速埋弧焊。

三丝高速埋弧焊工艺特点及设备简介

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