双面电弧深穿透焊接原理与工艺分析.pdf

B e i j i n g U n i v e r s i t v o f A e r o n a u t i c s _Q = m e l t i n g e n t h a lp y , J / m m ' A =A r e a o f t h e c r o s s s e c t i o n o f w e l d , m m ' v = t r a v e l v e l o c i t y o f h e a t s o u r c e , m m / s ; 五二h e a t t r a n s f e r e f fi c e i n c y He , =n e t e n e r g y i n p u t , J / m m ; P =t o t a l p o w e r o f h e a t s o u r c e ,W,w a tt s F o r a n a r c , t h e m e l t i n g e f fi c i e n c y i s g i v e n a s f o l lo w s : 几= 尽 大 ， / 关 V I V =w e l d i n g a r c v o l t a g e , V ; I = w e l d i n g a r c c u r re n t , A M e lt i n g e n t h a lp y , gj o u l e s p e r c u b i c m i l l i m e t e r ( J / i n m ' ) Q = ( T + 2 7 3 ) 2 / 3 0 0 0 0 0 几=m e l t i n g t e m p e r a t u r e o f t h e m e t a l , C e l s i u s , ( 0 C ) . T h e m e l t i n g e f f i c i e n c y , 人f o r a w e l d m a d e u n d e r k n o w n s e t o f c o n d i t i o n s c a n b e d e t e r mi n e d f o r t w o - d i m e n s i o n a l h e a t fl o w i n t h i n p l a t e 二 =t r v a v e l v e l o c i t y o f t h e h e a t s o u r c e , m m / s w e l d wi d t h , mm. 1 5 B e i i i n e U n i v e r s i h l o f Ae r o n a u t i c s a l i m i t a t i o n r e g a r d i n g t o t h e p o w e r s o u r c e s h o u l d b e o b s e r v e d . O n e o f t h e p r o m i s i n g f e a t u r e s f o r D S A W w it h r e f e r e n c e t o p o w e r s o u r c e s i s t h a t i t e n t e r s t h e k e y h o l e m o d e b y u s i n g P l as m a a r c . A l l h i g h b e a m p r o c e s s e s o p e r a t e i n k e y h o l e c y c l e t o d e l i v e r d e e p n a r r o w p e n e t r a t i o n w e l d s w i th e x c e l le n t q u a l i t y a n d i m p r o v e d p r o d u c t i v i t y . 1 8 B e i i i n e U n i v e r s i t v o f Ae r o n a u t i c s i t d r o p s o ff a w a y f r o m t h e c e n tr e . F u s i o n z o n e a n d H e a t a f f e c t e d z o n e a r e f o r me d . 4I f t h e d e p o s i t i o n r a t e i s t o o h i g h , s u c h t h a t a ft e r m e lt i n g ; t h e t e m p e r a t u r e s h o o t s u p t o b o i l i n g a n d v a p o r i z a t i o n o c c u r s o r s u p e r h e a t i n g o c c u r s i n t h e v a p o r . T h e n t h i s e n e r g y s o u r c e i s s a i d t o b e o p e r a t i n g i n t h e k e y h o l e m o d e . I t f o r m s a t e n e r g y d e n s i ty a b o v e 1 0 9 W/ m 2 . 5 . O n c e v a p o r i s a n d p r o d u c e s C o n s e q u e n t l y . i s h e a t e d i n t h e f o r m e d , i t e x p a n d s t o b e r e l e a s e d u p w a r d a w a y f r o m t h e s u r f a c e , a r e a c t i o n f o r c e t h a t p r e s s e s t h e m e l t d o w n w a r d a n d s i d e w a y s . a d e p r e s s i o n i s f o r m e d t o im p i n g e u p o n f r e s h m a t e r i a l , w h i c h a g a i n s a me wa y . 6 . T h e d e p r e s s i o n b e c o m e s la r g e r a n d tr a n s f o r m s t o a k e y h o l e , t h e e n t ir e c e n t r a l c o r e o f w h i c h c o n s i s t s o f v a p o r s s u r r o u n d e d o n a l l s i d e s b y a n e n v e l o p o f l i q u i d . 7 . T h e s u f f i c i e n t e n e r g y i n p u t , w i l l p r o m o t e t h e k e y h o l e t o p e n e tr a t e e n t i r e l y t h r o u g h t h e t h i c k n e s s o f t h e w o r k p i e c e , e v e n i t s s e v e r a l c e n t i m e t e r s o r i n c h e s . 8 . We l d i n g p r o c e e d i n g w i t h k e y h o l e , e x p e r i e n c e h y d r o d y n a m i c f o r c e s ( p a r ti c u l a r l y f r o m g r a v it y ) , in t e r m i tt e n t l y c a v it y o r k e y h o l e t o c o l l a p s e . c a u s e t h e m o lt e n e n v e l o p e s u r r o u n d i n g t h e v a p o r 9 . O n c o l l a p s i n g o f t h e k e y h o l e , t h e s tr e a m o f i n c o m i n g e n e r g y i s m o m e n t a r i l y b l o c k e d , p e n e t r a t i o n i s l o s t t e m p o r a r i l y a n d d e f e c t s i n t e r m s o f v o i d s c a n b e tr a p p e d 1 0E n e r g y w h i c h e n e r g y d e n s i t y p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e b e c a u s e 江d e t e r mi n e s t h e p r e c i s e w a y i n e n t e r s t h e w o r k p i e c e 一 勿m e l t - i n o r k e y h o l e m o d e . 2 2 2 . 2 . 2 P r o p o s e d C o m b i n a t i o n s o f A r c s i n D S A W I n D S A W- t h e a r c s o f p l a s m a w e l d i n g a n d T I G w e l d i n g a r e s e l e c t e d . T h e p u r p o s e o f t h i s c o m b i n a t i o n i n D S A W w a s t o a c h i e v e k e y h o l e t h r o u g h p l a s m a a r c . T h e c o m b i n e d e ff e c t s o f { a r c+a r c } e n a b l e s t h e s y s t e m t o o p e r a t e i n b o t h k e y h o l e a n d n o n - k e y h o l e m o d e s . T h e p r i m a ry a r c i s p r o d u c e d fr o m t h e P l as m a t o r c h a n d t h e s e c o n d a ry a r c i s i g n i t e d fr o m t h e T I G t o r c h . T h e s e c o n d a ry t o r c h a r c g u i d e s t h e c u r r e n t i n t o t h e k e y h o l e . I f t h e D S A W p r o c e s s t a k e s t h e o p t i o n o f [ T I G+T I 。