電弧控制
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
電弧控制的實例教程
磁場控制電弧
電弧溫度高，可理解為等離子狀態，由于物理性質的復雜性，仿真模擬時將電弧假設為磁流體，同時具備流體和電磁的特性。仿真的目的在于觀察電弧的運動特性，通過觀察其運動規律，來指導產品設計，當然水平很高的工程師可以考慮的更很多，將結果計算的很準確。目前，熱仿真和流體仿真已不是一次性做的非常準確，調試是仿真不可缺少的環節。
本文引入一個案例，也是參考他人的云圖結果進行調試，目的在于理解電弧的運動特性，以及仿真軟件上的操作。
電弧運動是受磁場力的作用，即洛倫磁力，所以控制磁場大小和方向就可以控制電弧的運動，磁場條件隨時間而變化，其他設置和以前保持一致，其中更改網格設置和求解器設置，可是結果順利的收斂；
仿真結果如下所示，電弧隨磁場變化，來回的擺動；
#僅供參考
展開 2.2 高強鋁合金的雙絲MIG焊
2.2.1雙絲MIG焊的原理
早期的雙絲焊，兩根焊絲通過同一個導電嘴，這種方法的特點是兩根焊絲的電位相同，只是送絲速度不同，無法對兩個電弧分別進行控制，焊接參數非常難調。德國CLOOS公司開發出了“TANDEM"雙絲焊接技術，該技術將兩根焊絲按一定的角度放在一個特別設計的焊槍里，兩根焊絲分別由各自電源獨立供電，相互絕緣，除送絲速度可以不同外，其他所有的參數都彼此獨立，兩根焊絲的直徑、材質甚至用或不用脈沖都可以不一樣，這樣可以最佳地控制電弧，在保證每個電弧穩定燃燒的前提下，將兩個電弧的相互干擾降到最低。
TANDEM雙絲MIG焊時，兩根焊絲以一定角度前后排列，前絲焊接電流較大，以便形成較大的熔深，后絲電流稍小，起到填充蓋面的作用；兩根焊絲充分利用電弧的能量互為加熱，大大提高熔敷率，使熔池里有充足的熔融金屬與母材充分熔合，因此焊縫成形美觀。一前一后兩個電弧，大大加長了熔池的尺寸，熔池中的氣體有充足的時間析出，氣孔傾向極低。這種焊接方法雖然電流大，但焊接速度很快，因此熱輸入量反而小，焊接變形也很小。與其他焊接技術相比，熔敷速度快、焊接效率高、焊接質量好、飛濺少。雙絲焊接系統組成示意如下圖所示。
2.2.2 厚板高強鋁合金的雙絲MIG焊
目前超硬鋁合金中厚板的焊接主要采用單絲熔化極氬弧焊(MIG)，通常用粗焊絲大電流或細焊絲高電流密度來焊接。對于前者而言，大電流焊接會因焊接熱輸入過大而導致晶粒嚴重粗化，降低接頭性能，焊縫成形差、容易產生“皺皮”現象；后者用細絲大電流密度焊接時對送絲速度要求極高，當送絲速度無法滿足時，焊接則不能正常進行。
展開 圖2?焊條傾角
圖3?焊條角度變化
第三，管件仰焊位置焊接時，為避免背面焊縫內凹和正面焊縫超高，幾乎全部電弧在坡口背面燃燒。仰爬坡和立焊位置焊接時，電弧長度的1/2在坡口內燃燒，熔孔大小約為焊條直徑的1.2倍左右；上平焊位置焊接時，電弧長度的1/3在坡口背面燃燒，熔孔大小約為焊條直徑的1倍左右；焊接過程中，控制好熔池溫度和焊條角度，防止焊縫出現超高及焊瘤缺陷。
第四，收弧操作時，焊條下壓，熔孔稍有增大后，緩慢將電弧帶至熔孔上方坡口內側10mm 左右熄滅，防止產生冷縮孔。
第五，接頭操作時，在熔孔的1/2處起弧，聽到擊穿聲稍做斜矩齒形運條動作，向前滅弧焊接。
第六，打底層操作的關鍵在于控制好熔池溫度和熔孔的大小，打點要準確。熔孔過小，容易造成未焊透；應在壓低電弧的同時增大焊條角度，適當延長電弧燃燒時間。熔孔過大，會出現背面焊縫超高及焊瘤缺陷；應減小焊條角度,加快滅弧頻率。操作過程中，只有控制好熔孔大小和熔池溫度，才能焊出成形美觀的根部焊縫。
5. 填充層的操作
填充層操作分兩層進行，采用直流反接，斜鋸齒形或斜圓圈形運條。第一層操作時，電弧在根部焊縫兩側適當停留，以防止焊道兩側產生死角。第二層操作時，電弧在坡口上側的停留時間稍長于下側，焊接速度要均勻，使填充層焊道圓滑平整。
填充過程中，控制好熔池的形狀和溫度，始終保持熔池處于近似水平狀態；防止出現根部焊縫燒穿和鐵液下墜現象；控制填充層焊道距離坡口表面１～1.5mm，避免熔化坡口邊緣，為蓋面層的操作打好基礎。
6. 蓋面層的操作
蓋面層操作采用直流反接，斜鋸齒形或斜圓圈形運條。操作時，掌握好焊條角度，盡量壓低電弧，控制好熔池溫度和形狀；操作過程中，電弧在坡口上側稍作停留，防止產生咬邊、超高和焊瘤缺陷。接頭操作時，要確保準確、到位，避免出現脫節和超高現象。
展開 4、焊接操作步驟與要領
4.1、焊接
焊接時要嚴格控制鎢極、噴嘴與熔池的位置，焊絲角度見下圖2。
施焊時，分別在管前半部和后半部兩個半圈進行，從仰焊位置起焊，在平焊位置結束。起焊點在管中心線后5-10mm按動啟動開關，引燃電弧并控制弧長2-3mm，對管子待焊處加熱，當鋁及鋁合金管子出現局部熔化形成熔池，快速向熔池內添加焊絲形成第一個完整熔池。
4.2、接頭
焊縫中間的接頭是整個焊接過程的重要環節，接頭的質量好與壞直接影響整個焊縫成型的質量。
焊縫中間接頭時，將電弧引燃后加熱原熔池，當熔池出現局部熔化后向熔池少量添加焊絲，當焊至熔池前端時，繼續正常向熔池送絲即可，后半部的起焊位置應在前半部起焊位置后約4-5mm處引燃電弧，先不加焊絲，待接頭處熔化在熔池前沿添加焊絲，然后向前焊接，焊至平焊位置接頭處（封閉焊縫處）停止加焊絲，等原焊縫端部熔化后，再加焊絲，焊接最后一個接頭填滿弧坑收弧。
5、結論
鋁及鋁合金水平固定管的焊接，是諸多焊接項目中最富有代表性的一種焊接項目，通過試驗摸索和實踐，證明此焊接方法科學，焊工易于掌握，培訓周期短，見效快，降低了焊工的勞動強度，提高工效，是理想的焊接方法。此焊接方法在錦西化工總廠生產的1500m3制氧設備中得以應用，效果十分理想，焊接質量非常高，探傷合格率達98.3%，氣壓一次合格。
展開 由鋁合金 6061 制成的方形和圓形橫截面的管道在氬惰性氣體環境 （MIG） 中使用自耗電極的半自動脈沖電弧焊方法焊接在一起，在框架中形成堅固的永久接頭。
與鋼相比，鋁及其合金具有特定的性能，這使得它們的焊接過程相對困難。這些特性包括以下內容：形成孔的趨勢;高導熱性，對氧的高親和力，形成穩定的氧化物 Al2O3 以覆蓋零件表面的薄膜形式;氧化膜的熔點 （2050 °C） 明顯超過鋁的熔點 （660 °C）;線性膨脹系數高;容易形成冷熱裂紋;氧化膜的密度超過金屬本身的密度，與母材相比，焊接接頭的強度性能降低;流動性;加熱時突然從固態轉變為液態;焊接時對氫氣的高吸收性。鋁在焊接方面非常反復無常，因為它有一層氧化膜。氧化物的熔點為 2050 °C。 因此，為了用電弧擊穿它，需要大電流。但鋁本身在 600 °C 后在氧化物下熔化。 事實證明，在高焊接電流下：液體浴向兩側分散;電弧難以控制;底切和燒傷的數量增加。如果電流減小，將無法燒穿氧化膜 - 所有填充金屬將留在表面，不會與賤金屬熔合。這將使關節變弱，而不是氣密。因此，使用了可以在焊接過程中自動改變電流的 MIG 裝置。在大電流下燒穿氧化物，在小電流下焊接母材。這種模式稱為脈沖。使用 MIG 方法焊接鋁合金 6061，使用通用 MM215 裝置。該焊機的焊接電流為 20 至 230 A，電壓為 240 V，重量約為 29 kg。它配備了簡化焊接參數設置的技術。它還具有軟啟動焊接的功能。焊接過程是使用焊工手動控制的焊槍進行的。ER4043 鋁填充絲自動送入。由于鋁是熔融形式的液態金屬，因此連接是在較低的位置進行的。在 MIG 中電弧燃燒過程中發生的最重要的過程是電極絲的熔化金屬轉移到熔池中。該過程的性質受保護氣體環境的成分、電流、電弧電壓、電極絲的材料和直徑等因素的影響。根據這些條件，熔化材料以短脈沖進入熔池。
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事實證明，在高焊接電流下：液體浴向兩側分散;電弧難以控制;底切和燒傷的數量增加。如果電流減小，將無法燒穿氧化膜 - 所有填充金屬將留在表面，不會與賤金屬熔合。這將使關節變弱，而不是氣密。因此，使用了可以在焊接過程中自動改變電流的 MIG 裝置。在大電流下燒穿氧化物，在小電流下焊接母材。這種模式稱為脈沖。使用 MIG 方法焊接鋁合金 6061，使用通用 MM215 裝置。
電弧運動是受磁場力的作用，即洛倫磁力，所以控制磁場大小和方向就可以控制電弧的運動，磁場條件隨時間而變化，其他設置和以前保持一致，其中更改網格設置和求解器設置，可是結果順利的收斂；
仿真結果如下所示，電弧隨磁場變化，來回的擺動；
#僅供參考
雖然很少采用直流反接（電極接正極）TIG焊方法來焊接鋁，但這種方法在連續焊或補焊薄壁熱交換器、管道厚在2.4㎜以下的類似組件時有熔深淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優點。
（1）鎢極
鎢的熔點是3410℃，是熔點最高的金屬。
焊縫自動跟蹤技術
焊縫自動跟蹤技術為電弧電壓跟蹤傳感，該系統具有尋找焊縫起始點、終點以及弧長參考點，焊接過程中根據弧長的變化，用電弧傳感器控制電壓自適應控制。這種方法也只能應用于角接接頭形式，對于轎車底盤零件大量的薄板搭接焊縫，因無法尋找弧長參考點也無法應用。
機器人焊接
工業機器人，因集自動化生產和靈活性生產特點于一身，故轎車生產近年來大規模、迅速地使用了機器人。
所以，只能用電弧燃燒時間來控制熔池溫度，如果熔池溫度過高，熔孔較大時，可減少電弧燃燒時間，使熔池溫度降低，這時，熔孔變小，管子內部成形高度適中，避免管子內部焊縫超高或產生焊瘤。
在焊縫始焊端和終焊端處，容易出現磁偏吹現象，影響焊縫的質量，此時要適當的調整焊條的角度，一般把電弧指向熔池來控制磁偏吹。如圖。
1.2 焊道接頭
接頭在弧坑處前10mm處引弧，拉長電弧迅速移動到弧坑處時，沿弧坑形狀填滿弧坑，然后正常焊接即可。
調整焊條角度、控制電弧長度應注意以下幾點。
（1）在使用堿性焊條時，不能像酸性焊條那樣靠長弧預熱或跳弧控制熔池溫度，必須采用短弧焊；否則容易產生氣孔。
（2）更換焊條熄弧前，為防止產生弧坑縮孔,要在熔池邊緣部位迅速向背面補充2—3滴液態金屬，然后向后側衰減滅弧。
(3)接頭時動作要快，最好在熔池尚處于紅熱狀態下引弧施焊。
2.2 高強鋁合金的雙絲MIG焊
2.2.1雙絲MIG焊的原理
早期的雙絲焊，兩根焊絲通過同一個導電嘴，這種方法的特點是兩根焊絲的電位相同，只是送絲速度不同，無法對兩個電弧分別進行控制，焊接參數非常難調。
4、施焊時不注意控制電弧長度
【現象】
施焊時不根據坡口形式、焊接層數、焊接形式、焊條型號等適當調整電弧長度。由于焊接電弧長度使用不當，較難得到高質量的焊縫。
2)鎂合金焊接過程傳感及控制鎂合金焊接時，如何提取焊接過程的控制信號，如何根據熔池及電弧的特征控制焊接過程，目前常用的弧長控制、熔透控制、熔滴過渡控制等常用的控制方法能否適用等許多問題有待研究。
