钢结构焊条信息化分析附录A电弧焊特征

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：应用系统软件评价焊条的工艺性实例应用“焊接材料工艺质量分析与评价系统”软件，对E5016低氢型结构钢五个样品焊条的工艺性进行评价。图A-5为系统自动生成的五个样品电弧物理特性参数数据列表和以柱状图的形式显示五个样品工艺性判据T50值的大小，以此判断E5016低氢型结构钢焊条焊接工艺性。

1.概率密度统计方法的概念

为了描述焊接时电弧电压和焊接电流的随机变化，把测试范围内电弧电压或焊接电流划分为若干组，统计各组出现的概率n（%），电弧电压、焊接电流概率密度分布图就是以图形描述各组概率的分布图（即PDD图）。

在焊接过程中对电弧电压波形各时段定义：T₁为短路时间；T₂为燃弧时间；T₃为加权燃弧时间（剔除瞬时短路后统计的燃弧时间）；T_c为短路周期：（T₃+T₁）；U_th为设定的短路电压阈值。对T₁、T₂、T₃、T_c的统计是将时间横坐标按设定的时间段（组宽）进行分组，统计每个分组中采集的T₁或T₂、T₃、T_c样本数，该组样本数与测试的时间之比，得到该分组的频率，频率分布图就是以图形描述各时间分组的频率分布图（即CFD图）。

2.焊条典型熔滴过渡形态的U-PDD、I-CFD叠加图

图A-1a、b分别为焊条四种熔滴过渡形态的U-PDD和I-PDD叠加图。

图A-1 四种典型焊条熔滴过渡形态电弧电压、焊接电流概率密度分布叠加图

a）四种典型焊条U-PDD图

1—TY102-B焊条，粗熔滴短路过渡 2—E308-12焊条，渣壁过渡 3—JHJ42201焊条，爆炸过渡 4—TYD132焊条，喷射过渡

图A-1 四种典型焊条熔滴过渡形态电弧电压、焊接电流概率密度分布叠加图（续）

b）四种典型焊条I-CFD图

1—TY102-B焊条，粗熔滴短路过渡 2—E308-12焊条，渣壁过渡 3—JHJ42201焊条，爆炸过渡 4—TYD132焊条，喷射过渡

图A-1a中曲线1为典型的粗熔滴过渡形态的U-PDD双驼峰状曲线，中间的驼峰对应正常燃弧时电弧电压概率分布，左面低电压小驼峰曲线和右侧高电压概率曲线，反映熔滴的短路行为特征。与图A-1b中I-PDD图相对应，曲线1具有明显的短路大电流概率分布。

曲线2描述熔滴为渣壁过渡时U-PDD和I-PDD分布，由于渣壁过渡时熔滴不与熔池短路，焊条名义电压高，U-PDD图中曲线2无小驼峰，曲线的整体靠右，I-PDD图中曲线2十分收敛。

曲线3描述熔滴爆炸过渡形态电弧电压、焊接电流概率分布特征，由于存在着密集的瞬时短路行为，在U-PDD图中的小驼峰曲线更靠左，I-PDD曲线的右侧呈现的高电压曲线分布反映焊条的短路行为特征。

曲线4是具有典型的喷射过渡焊条的曲线，在U-PDD和I-PDD图中曲线最为集中。

3.钛钙型结构钢焊条电弧物理指数的测试及工艺性评价

（1）钛钙型结构钢焊条电弧物理指数的测试如图A-2所示为钛钙型结构钢焊条五个样品的U-PDD、I-PDD和T₁-CFD叠加图。电弧物理特性参数的测试数据见表A-1。

（2）应用系统软件评价焊条的工艺性实例对E4303钛钙型结构钢焊条8个样品，应用“焊接材料工艺质量分析与评价系统”软件评价焊条的工艺性。由汉诺威分析仪提取电弧电压、焊接电流和短路时间的数据，并输入“评价系统”窗口，即可自动生成钛钙型结构钢八个焊条样品平均电弧电压、平均焊接电流、平均短路时间、短路电压概率、短路电流概率、短路时间频率以及电压变异系数等数据的列表，并以柱状图显示焊接工艺性的测试结果，如图A-3所示。

图A-2 钛钙型结构钢五个焊条样品U-PDD、I-PDD和T₁-CFD叠加图

a）U-PDD图 b）I-PDD图

图A-2 钛钙型结构钢五个焊条样品U-PDD、I-PDD和T₁-CFD叠加图（续）

c）T₁-CFD图

表A-1 钛钙型结构钢焊条五个样品电弧物理指数测试结果

图A-3 钛钙型结构钢焊条八个样品工艺性评价结果

（由“焊接材料工艺质量分析与评价系统”软件自动生成）

4.低氢型结构钢焊条工艺性评价

（1）低氢型结构钢焊条工艺性评价实例对HCHE50601等五个样品进行的测试，图A-4a、b、c分别为测试得到U-PDD、I-PDD和T_I-CFD叠加图。

（2）应用系统软件评价焊条的工艺性实例应用“焊接材料工艺质量分析与评价系统”软件，对E5016低氢型结构钢五个样品焊条的工艺性进行评价。图A-5为系统自动生成的五个样品电弧物理特性参数数据列表和以柱状图的形式显示五个样品工艺性判据T₅₀值的大小，以此判断E5016低氢型结构钢焊条焊接工艺性。

图A-4 E5016低氢型结构钢焊条五个样品U-PDD、I-PDD和T₁-CFD叠加图

a）U-PDD叠加图 b）I-PDD叠加图