全位置MIG焊动态过程三维图象分析及数值模拟研究

非水平位置条件下焊接熔滴过渡行为的研究在焊接物理学及实现机器人焊接及焊接自动化方面具有重要意义。本研究采用背光分光法双视向视觉传感技术及起重机序列图象分析技术，对非水平位置条件下焊接熔滴过渡动态过程进行了深入研究，建立了熔滴过渡动态过程的物理模型并进行了计算机数值模拟。本项研究建立的背光分光法双视向传感计算机序列图象分析系统可对熔滴过渡的动态过程进行定量分析和描述，在实验方法上是一个突破。本项目研究揭示了影响熔滴过渡过程的新现象，所建立的模型及计算机数值模拟结果与实际焊接过程有较好的一致性。本项研究的结果丰富了焊接物理理论，为焊接过程控制及新型焊接设备的研制奠定了理论基础。

脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。

由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通常的连续电流（脉动直流）焊接相比：

⒈焊接参数调节范围更宽；

如平均电流小于喷射过渡的下临界电流I0，只要脉冲峰值电流大于I0 ，仍然可以获得喷射过渡。

⒉可方便、精确控制电弧能量；

不仅脉冲或基值电流大小可调，而且其持续时间可以10-2 S为单位调节。

⒊薄板及全位置、打底焊能力优越。

熔池仅在脉冲电流时间内熔化，在基值电流时间内可得到冷却结晶。与连续电流的焊接相比，在熔深相同的前提下，平均电流（对焊缝的热输入）更小。

⒈和TIG焊一样，它几乎可以焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料。焊接过程中几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简单。

⒉劳动生产率高

⒊MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属是有良好的阴极雾化作用，可有效的去除氧化膜，提高了接头的焊接质量。

⒋不采用钨极，成本比TIG焊低；有可能取代TIG焊。

⒌MIG焊焊接铝及铝合金时，可以采用亚射流熔滴过渡方式提高焊接接头的质量。

⒍由于氩气为惰性气体，不与任何物质发生化学反应，所以对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔，焊前必须仔细清理焊丝和工件。

⒊MIG焊熔滴过渡

熔滴过渡时指在电弧热作用下，焊丝或焊条端部的熔化金属形成熔滴，受到各种力的作用从焊丝端部脱离并过渡到焊池的全过程。它和焊接过程稳定性、焊缝成形、飞溅大小等有直接关系。

⒊1、影响熔滴过渡的力

焊丝端部熔化金属形成的熔滴受到各种力的作用，各种力对熔滴过渡的影响是不同的。

⒈重力：平焊位置，重力方向和熔滴过渡的方向相同，促进过渡；仰焊位置，阻碍熔滴过渡

⒉表面张力：时在焊丝端头上保持熔滴的主要作用力，焊丝越细，熔滴越容易过渡。

⒊电磁力：导体本身磁场所产生的力称为电磁力，它的轴向分力总是由小截面向大截面扩展。熔化极电弧焊，电流通过焊丝-熔滴-电极斑点时导体的截面是变化的，电磁力的方向也在变化。同时，斑点处电流密度很高，将使金属强烈的蒸发，也会对熔滴金属表面产生很大的反作用力。电磁力对熔滴过渡的影响决定于电弧形态。

⒋等离子流力：在电磁力的收缩作用下，电弧等离子体在电弧轴线方向产生的流体静压力，其大小与弧柱截面积成反比，即从焊丝末端向熔池表面逐渐减小，它是促进熔滴过渡的有利因素。

⒌斑点压力

⒊2、MIG焊的熔滴过渡特点

MIG焊和MAG焊时，熔滴过渡主要采用短路过渡和射流过渡，其中短路焊接用于薄板高速焊接和全位置焊，射流过渡用于中、厚板的水平对接和角焊。

MIG焊时，基本上都采用直流反接。因为反接时可实现细射流过渡，而正接时是正离子撞击熔滴，产生很大的斑点压力阻碍熔滴过渡，使得正接时基本上都是不规则的滴状过渡。MIG焊不适用交流电，因为在每一个半周上焊丝的熔化情况不相等。

采用MIG焊焊接铝和铝合金时，由于铝容易氧化，所以为保证保护效果，焊接时弧长不能太长，因而我们就不能采用电流大、弧长长的射流过渡方式。如果选择的电流大于临界电流，而弧长控制在射流过渡和短路过渡之间，就会形成亚射流过渡。

MIG焊现广泛用于焊接铝及铝合金工件。

和TIG焊不同，MIG（MAG）焊采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属。焊接过程中，保护气体-氩气通过焊枪喷嘴连续输送到焊接区，使电弧、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。焊丝不断熔化应以熔滴形式过渡到焊池中，与熔化的母材金属熔合、冷凝后形成焊缝金属。