自動(dòng)化FCAW力學(xué)性能增強(qiáng)區(qū)域面積的預(yù)測(cè)

刊名：The International Journal of Advanced Manufacturing Technology（英）

刊期：2017年第1期

作者：M.Kazasidis et al

編譯：王祥

在焊接工業(yè)中，大規(guī)模量產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)件中仍然存在許多有待解決的問(wèn)題，如確定最佳焊接工藝參數(shù)、最小化焊接時(shí)間等。此外，焊接件結(jié)構(gòu)中可能存在氣孔、裂紋等缺陷。因而，考慮采用自動(dòng)化的焊接技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)件的大規(guī)模量產(chǎn)。藥芯焊絲電弧焊（FCAW）將可熔化的藥芯焊絲作為一個(gè)電極，將待焊接母材作為另一個(gè)電極，在惰性氣體保護(hù)下實(shí)現(xiàn)焊接。由于焊絲內(nèi)部裝有焊劑混合物，能夠在焊接處對(duì)熔化金屬形成保護(hù)層，因而稱為藥芯焊絲。針對(duì)FCAW，能夠準(zhǔn)確而全面地收集焊接過(guò)程的動(dòng)態(tài)特征，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接品質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，因而考慮將其應(yīng)用在大規(guī)模量產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)件中。

FCAW形成的焊接區(qū)域具有保護(hù)層，該保護(hù)層被認(rèn)為是FCAW力學(xué)性能增強(qiáng)的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接需要確定該區(qū)域的面積，而該區(qū)域的面積與藥芯焊絲直徑、焊絲供給速度和焊槍移動(dòng)速度等參數(shù)之間的關(guān)系可以采用下式確定：

式中，Rth為焊接機(jī)械特性增強(qiáng)區(qū)域的面積；Ef為電極效率因子；d為藥芯焊絲直徑；WFR為焊絲供給速度；s為焊槍移動(dòng)速度。

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)確定的關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，采用奧地利IGM公司生產(chǎn)的IGM RT 330.16自由度焊接機(jī)器人對(duì)EN ISO 17632-A型號(hào)的中碳鋼進(jìn)行自動(dòng)焊接，焊接采用的惰性保護(hù)氣體為75%氬氣（Ar）和25%CO2。設(shè)定Ef為93%、 d為1.2mm。改變WFR的取值與s的取值，計(jì)算不同取值下的Rth，并與試驗(yàn)得出的Rth進(jìn)行對(duì)比。測(cè)試結(jié)果顯示，公式與測(cè)試結(jié)果具有較高的一致性，能夠用來(lái)進(jìn)行FCAW力學(xué)性能增強(qiáng)區(qū)域面積的預(yù)測(cè)。