[发明专利]一种稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的方法

说明书

本发明为一种稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的方法，具体通过分别调节双丝送丝速度、焊接速度、峰值电流和峰值时间、基值电流和基值时间、短路电流和短路时间、电流上升速率、加速送丝速度，对焊接电流波形进行调整，调控前后丝波形相位差和能量输入。改变了以往一元化的焊接参数调控方式，转为多个参数同时调控，最大程度减小了高氮钢双丝CMT焊接时熔滴飞溅问题，最终实现稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的目的。

技术领域

本发明属于电弧焊接技术领域，具体涉及一种稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的方法。

背景技术

高氮低镍奥氏体不锈钢作为一种新型Cr-Mn-N系不锈钢材料，具有良好的强度、耐腐蚀性和抗冲击性，并且塑性和传统Cr-Ni奥氏体不锈钢相当。高氮钢内部通过氮元素部分或全部替代镍元素固溶促进奥氏体铁素体两相向单相奥氏体转变，过量的氮则以氮化物的形式析出。因此在镍元素短缺的环境下，低成本的高氮钢研究应用需求增大。在实际生产应用中，焊接工艺是高氮钢结构制造的必不可少的关键环节。

然而，焊接工艺属于热加工工艺，对于CMT来说，还涉及到母材及焊丝的加热、熔化、凝固、冷却等复杂变化。高氮钢中位于奥氏体基体中过饱和的氮在加热熔化后，由于在钢液中的溶解度急剧下降，会聚集形成气泡逸出熔池或者来不及逸出而产生气孔缺陷，在焊接过程中则体现为大量的熔滴飞溅。

CMT(冷金属过渡技术)是一种全新的MIG/MAG焊接工艺。CMT是数字控制方式下的短电弧和焊丝的换向送丝监控。其中的换向送丝系统由前、后两套协同工作的焊丝输送机构组成，从而使焊丝的输送过程呈间断的送丝。后送丝机构按照恒定的送丝速度向前送丝，前送丝机构则按照控制系统的指令以一定的频率控制着脉冲式的焊丝输送。CMT技术第一次将送丝与焊接过程控制直接地联系起来。当数字化的过程控制监测到一个短路信号，就会反馈给送丝机，送丝机作出回应回抽焊丝，从而使得焊丝与熔滴分离。在全数字化的控制下，这种过渡方式完全区别于传统的熔滴过渡方式。

对于双丝CMT焊接技术，其焊接效率更高，焊接速度更快，能量分配也更高。但带来的问题为双丝之间存在电弧干扰，相位差较小时其电弧干扰问题尤其严重，使前丝和后丝的电弧飘动变大，进而影响熔滴过渡，如图1所示。

CMT焊接时电压与电流相关，电流参数调节对CMT焊接起着决定性的作用。电流波形是电流参数的直接反映，双丝峰值阶段开始时间差值为其相位差的体现，通过比对前丝和后丝的电流波形，分析其相位差影响从而调整电流参数，对高氮钢双丝CMT焊接有着重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的方法。

有鉴于上述分析，本发明提供了一种稳定高氮钢双丝CMT焊接熔滴过渡的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、双丝送丝速度：将前丝送丝速度设置为v1，后丝送丝速度为v1’，焊接速度为v，维持焊接稳定进行；

步骤2、峰值阶段：将前丝峰值电流设置为i1，后丝峰值电流设置为i1’，持续时间t1，使得丝材迅速熔化，熔滴迅速长大，前丝峰值阶段比后丝峰值阶段提前时间为t；

步骤3、基值阶段：将前丝基值电流设置为i2，后丝基值电流设置为i2’,持续时间t2，维持电弧稳定燃烧；

步骤4、短路阶段：将前丝短路电流设置为i3，后丝短路电流设置为i3’,持续时间t3，焊丝回抽；

步骤5、电流上升阶段：将前丝电流上升速率设置为v2，后丝电流上升速率设置为v2’，电流上升过渡时间为t4，电流持续上升；

步骤6、加速送丝阶段：将前丝加速送丝速度设置为v3，后丝加速送丝速度设置为v3’，焊丝加速送丝。

步骤7、前丝单个CMT周期能量输入为w1，后丝单个CMT周期能量输入为w1’，单个CMT周期总能量输入为w2，总线能量输入为w3。