第37卷第9期 2016年9月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37No. 9 September 2016
铝合金VPPA-MIG复合焊接电弧形态及伏安特性
洪海涛，韩永全，童嘉晖，庞世刚（内蒙古工业大学材料成型重点实验室，呼和浩特010051）
摘要：试验使用VPPA-MIG复合焊方法对铝合金进行对接试验通过高速摄像和数据采集系统获取复合电弧形态和伏安特性。结果表明，由于磁场间的耦合作用，在VPPA正极性阶段电弧相互排斥，反极性阶段相互吸引,采取外加横向交变磁场，电弧摆动幅度明显减小．由于MIG焊电弧的存在，等离子电弧伏安特性发生了改变。弧柱气氛
大时，随着MIG焊电流进一步增加，电弧电压降低程度有所减少试验结果为实现厚板铝合金高效焊接及其电弧耦合机理研究提供理论依据.
关键词：变极性等离子弧-熔化极气体保护复合焊接；电弧形态；伏安特性；铝合金
中图分类号：TG456.2 0序言
文章编号：0253360X(2016)09006505
文献标识码：A：
型的影响．北京工业大学陈树君等人12研究了复合焊在不同焊接参数下最佳熔滴过渡方式以及复合焊
铝合金具有比强度高、抗腐蚀性能好等优点，在现代工业中的应用越来越广泛.VPPA-MIG（变极性等离子弧-熔化极气体保护）复合焊接发挥了MIG 焊生产效率高，工艺参数选择区间宽以及VPPA焊接能量密度高，电弧挺度大、穿透深度大的优点你补单MIG焊熔深浅、单VPPA焊只能采用立焊目工艺稳定性区间窄的不足，能够降低对工件总的热输人量，减小焊接变形，从而可以实现铝合金高效高质量焊接
同轴式等离子-MIG焊工艺最早于20世纪70 年代由荷兰PHILIPS公司研发中心Essers和Liefken 等人2提出，与常规熔化极气体保护焊相比，焊丝、熔滴以及电弧都包围在等离子弧内部具有熔敷效率高、飞溅小等优点13.4]，适合于中等厚度板材的焊接以及薄板的高速焊Hertel等人3模拟了等离子-MIG电弧、熔滴过渡和熔池流动．Oliveira等人6建立了等离子MIG复合焊电学模型.Asai等人"将等离子-MIG应用于铜和钢异种材料焊接.哈尔滨工业大学白岩、高洪明等人"研究了复合焊接参数对气孔的影响并建立仿真模型．杨涛等人推导出复合电弧焊接增量型PID控制算法，实现了对复合电弧焊接过程控制并且该算法能够满足对电源外特性的要求.路浩11研究了复合焊接电流对熔滴过渡类
收稿日期：201501-26
基金项目：国家自药疆学基金资助项目（51365032）；内蒙古自治区
研究生教势创新计划资助项目（B20141012801Z）
接电弧耦合关系．沈阳工业大学张义顺等人[13]设计制作了Plasma-MIG焊接PLC控制系统和焊枪.田云等人14研究焊接电流变化对铝合金焊缝成形和组织的影响
由于上述研究均采用同轴式Plasma-MIG复合焊枪，即MIG导电嘴位于作为等离子电极碳环内部，等离子压缩喷嘴尺寸较大，不利于产生能量密度高的等离子弧．此外文献中研究的对象多为碳钢，使用的设备均为直流等离子电源。为了降低等离子电弧和MIG电弧之间的相互耦合作用，将枪体结构改为旁轴式，使得等离子压缩喷嘴尺寸较小，能够更好的压缩电弧，使电弧能量分布集中，有利于深熔焊的实现另外使用具有阴极清理作用的变极性等离子焊接电源，能够有效去除致密氧化膜，特别适用于铝合金的焊接，
试验通过高速摄像和数据采集系统研究VPPA MIG复合焊电弧形态以及MIG焊电弧对等离子电
弧伏安特性的影响 1试验方法
VPPA-MIG复合焊接系统由VPPA电源、Fronius
TPS5000脉冲焊机、PLT复合焊枪和Kuka机器人组成.电弧特性采集分析系统由RedLakeY4高速摄像和NIPXle-1062Q高速数据采集卡组成，系统框图如图1所示，