先進焊接與連接技術(shù)1項目2：CMT焊接技術(shù)先進焊接與連接技術(shù)2項目2CMT焊接技術(shù)【項目導(dǎo)入】隨著全球資源與環(huán)境保護問題的日趨嚴(yán)峻，開發(fā)和研究新型綠色環(huán)保焊接方法已經(jīng)非常迫切。福尼斯的CMT焊接技術(shù)，它以焊接時無飛濺、低熱量輸出、更快的焊接速度、優(yōu)異的搭橋能力，在焊接技術(shù)方面開辟了全新的領(lǐng)域。本項目中介紹了CMT焊接技術(shù)的發(fā)展，闡述了CMT焊接技術(shù)的工作原理，論證了CMT焊接技術(shù)與MIG/MAG焊接技術(shù)的優(yōu)勢及特點，詳細的講解了CMT焊接設(shè)備和焊接工藝。同時介紹了CMT焊接項目實施，圍繞典型工件如平板堆焊、圓管堆焊、平板拼焊、角焊縫的CMT焊接和典型產(chǎn)品如的1mm厚鍍鋅板的CMT釬焊、1mm厚鍍鋅鋼板與鋁合金板的焊接工藝和質(zhì)量評定方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解CMT冷金屬過渡技術(shù)的誕生與研究現(xiàn)狀。2.理解CMT焊接的基本原理。3.熟悉和使用CMT焊接設(shè)備。4.根據(jù)典型工件產(chǎn)品的生產(chǎn)掌握CMT焊接工藝過程。5.通過CMT焊接接頭的金相檢驗和拉伸檢驗知識會分析接頭的組織和性能。6.掌握CMT焊接的技術(shù)特點和在企業(yè)中的實際應(yīng)用。先進焊接與連接技術(shù)3項目2CMT焊接技術(shù)任務(wù)解析通過完成本任務(wù)，使學(xué)生能夠了解CMT冷金屬過渡技術(shù)的的誕生與研究現(xiàn)狀，熟悉CMT焊接設(shè)備的組成，通過典型產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)掌握CMT焊接工藝過程。通學(xué)習(xí)CMT焊接接頭的金相實驗和拉伸試驗對接頭組織和性能的分析，使學(xué)生掌握CMT焊接工藝評定和檢測手段，以及CMT焊接技術(shù)的優(yōu)勢與可靠性。將焊接工藝規(guī)程與工藝評定貫徹到生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)中；使學(xué)生能夠具備使用CMT焊接設(shè)備和完成典型產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)的能力。先進焊接與連接技術(shù)4任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定必備知識一、CMT焊接技術(shù)概述CMT技術(shù)是在短路過渡基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，CMT工藝的創(chuàng)新點就是將短路過渡與焊絲運動相結(jié)合：熔滴發(fā)生短路時，關(guān)斷電流，使熔滴在0電流下短路并借助焊絲的機械運動實現(xiàn)過渡，即“冷過渡”。先進焊接與連接技術(shù)5一、CMT焊接技術(shù)概述冷金屬過渡：基于先進數(shù)字電源和送絲機的“冷態(tài)”焊接新技術(shù)。通過監(jiān)控電弧狀態(tài)，協(xié)同控制焊接電流波形及焊絲抽送，在很低的熱輸入下實現(xiàn)穩(wěn)定的短路過渡，完全避免飛濺。電弧燃燒時，焊接回路中通以正常的焊接電流，焊絲送進，隨著熔滴的長大和焊絲送進，熔滴與熔池短路，焊接回路中的電流被切換為接近零的小電流，焊絲回抽，將斷路小橋拉斷。熔滴過渡到熔池中。短路完成后，立即在焊接回路中通以較大的電流．將電弧引燃，焊絲送進；熔滴長大到足夠的尺寸后，將焊接降低為一個較小的值。

整個焊接過程就是高頻率的“熱一冷一熱”轉(zhuǎn)換的過程，大幅降低了熱輸入量。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)6一、CMT焊接技術(shù)概述優(yōu)點：有效減小熱輸入，提高對能量的利用率，有效地消除飛濺，提高焊后工件表面質(zhì)量，減小金屬的損失，焊接過程中低煙塵，有害氣體少，對環(huán)境的污染進一步減少。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)7二、CMT焊基本原理GMAW焊無飛濺短路過渡技術(shù)。（1）熔滴過渡形式任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)8二、CMT焊基本原理1.短路過渡從圖1可以看出，短路過渡是在電弧功率較小的區(qū)域，該模式的特性就是使用相對較低的電流和電壓。引弧之后，焊絲向工件方向移動，最后焊絲前端熔滴和熔池接觸，形成短路，熔滴與熔池間短路后，在表面張力及電磁收縮力的作用下形成縮徑小橋，縮徑小橋在不斷增大的短路電流作用下汽化爆斷，將熔滴推向熔池，完成過渡。這個脫落過程主要受表面張力的影響，具體如圖2-2所示。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)9二、CMT焊基本原理1.短路過渡

圖2-2短路過渡過程的高速攝影任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)10二、CMT焊基本原理2.大顆粒過渡當(dāng)焊接電流和電壓參數(shù)增大到一定程度時，熔滴過渡方式會發(fā)生改變，這就是短路過渡和噴射過渡之間的一個過渡區(qū)域（如圖2-2所示）。在這個區(qū)域，熔滴過渡頻率降低，熔滴過渡不可控，部份熔滴顆粒較大，直接依靠重力使熔滴從焊絲端部脫落（如圖2-3所示）。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)11二、CMT焊基本原理2.大顆粒過渡圖2-3大顆粒過渡過程的高速攝影錄像任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)12二、CMT焊基本原理2.大顆粒過渡這種焊接方式熱量大，可以焊接厚板，但這種過渡方式無法像短路過渡或射流過渡一樣均勻一致，另外熔滴體積較大，熔滴所含熱量過大，導(dǎo)致熔池容易快速過熱，伴隨產(chǎn)生大量的飛濺。在Ar/CO2混合氣或純CO2氣體保護下，都會出現(xiàn)這種過渡，焊接過程極其不穩(wěn)定并產(chǎn)生大量飛濺，因而在氣保焊生產(chǎn)中要盡量避免。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)13二、CMT焊基本原理3.脈沖過渡為了避免在焊接過程中出現(xiàn)大顆粒過渡，可以使用脈沖過渡方式。圖2-4可以看到，脈沖過渡模式不存在大顆粒過渡區(qū)間。脈沖過渡方式是非接觸式過渡，電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊接效果好，但由于脈沖需調(diào)節(jié)的參數(shù)較多，因而需要智能化逆變電源的支持，需要根據(jù)被焊母材和填充材料來調(diào)節(jié)特殊的脈沖波形輸出。盡管如此，在特殊情況下，脈沖過渡也是會產(chǎn)生缺陷的，如未熔和或咬邊現(xiàn)象。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)14二、CMT焊基本原理3.脈沖過渡圖2-4脈沖溶滴過渡的高速攝影錄像任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)15二、CMT焊基本原理3.脈沖過渡在特殊情況下，脈沖過渡也會產(chǎn)生缺陷的，如未熔和，見圖2-5，咬邊，見圖2-6。圖2-5脈沖焊未熔合缺陷（側(cè)彎試驗ASTMA106GradeB）圖2-6脈沖焊咬邊缺陷（T型接頭顯微圖）任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)16二、CMT焊基本原理4.CMT過渡CMT過渡首次將送絲運動和熔滴過渡進行協(xié)同控制，焊接時，焊絲向工件方向送絲，當(dāng)焊機監(jiān)測到焊絲與工件發(fā)生短路時，電流立即幾乎為零，同時焊絲立刻回抽，焊絲離開熔池，完成熔滴過渡（見圖2-7）所示。當(dāng)然這種過渡方式除電源具有先進的控制技術(shù)外，還需要相應(yīng)的硬件（如AC伺服的焊槍）。圖2-7單個CMT過渡的高速攝影任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)17二、CMT焊基本原理4.CMT過渡

圖2-8單個CMT溶滴過渡過程中電流、電壓、和送絲方向示意圖任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)18三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)1.送絲系統(tǒng)整個焊接系統(tǒng)由數(shù)字化系統(tǒng)和總線進行控制，焊絲的運動與焊接過程形成閉環(huán)，焊絲的送絲/回抽動作影響焊接過程，也就是熔滴的過渡過程是由送絲運動變化來控制的。整個焊接系統(tǒng)（包括焊絲的運動）的運行均為閉環(huán)控制，如（圖2-9）所示。而普通的MIG/MAG焊，送絲系統(tǒng)是獨立的，并沒有實現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)19三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)1.送絲系統(tǒng)圖2-9CMT控制電路任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)20三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)2熔滴過渡時電壓和電流CMT焊接系統(tǒng)采用數(shù)字化控制，對熔滴過渡進程進行監(jiān)控。在熔滴形成、長大時，電源輸入必要的電流；而在熔滴脫落，過渡至熔池的過程中，電流輸入減小，幾乎為零，大幅度的降低了熱輸入量；之后焊絲短路，輸入電流，熔滴再度形成。如此反復(fù)，形成連續(xù)焊接過程。由此可見，整個熔滴過渡過程是一個“熱-冷-熱”的交替過程。相對于傳統(tǒng)的短路過渡，焊接熱輸入可減少50%以上。同時不存在短路橋的爆炸，焊接飛濺也不會產(chǎn)生。圖2-10是CMT焊接短路過渡過程中電流和電壓的變化。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)21三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)2熔滴過渡時電壓和電流圖2-10CMT短路過渡電壓電流變化任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)22三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)3焊絲的回抽運動幫助熔滴脫落CMT短路過渡后期幾乎沒有焊接電流，也就沒有熱輸入，熔滴溫度會迅速降低，想要促使熔滴脫落，就需要借助焊絲的動作來實現(xiàn)。CMT是通過焊絲的機械式回抽“甩掉”熔滴，如圖2-11所示。CMT的送絲系統(tǒng)不僅僅具有送絲的作用，還具備將焊絲回抽的功能。通過數(shù)字化控制系統(tǒng)監(jiān)控焊絲回抽的時間點、回抽速度、幅度等，既能保證順利的幫助熔滴脫落，又能為下一個電弧的形成作好準(zhǔn)備。焊絲脫落的過程比較平和，避免了飛濺的產(chǎn)生。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)23三、CMT技術(shù)的實現(xiàn)3焊絲的回抽運動幫助熔滴脫落圖2-11CMT短路過渡過程(a)焊絲向前，電弧加熱焊絲(b)熔滴長大(c)焊絲回抽，熔滴脫落(d)焊絲向前，電弧加熱焊絲任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)24四、CMT焊接的技術(shù)特點1.CMT焊較其他焊接技術(shù)的優(yōu)勢（1）CMT焊接MIG/MAG焊的優(yōu)勢CMT幾乎無電流狀態(tài)下的熔滴過渡。焊接熱輸入量極低（見圖2-12）不用背襯就可焊接薄板和超薄板（可達0.3mm）焊接變形小.任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)25四、CMT焊接的技術(shù)特點普通MIG焊

送絲速度5.0m/min焊接電流96A焊接電壓13VCMT焊送絲速度5.0m/min焊接電流84A焊接電壓11V圖2-12熱輸入量的比較母材——厚2mm的AlMg3；焊絲——厚1.2mm的AlSi5任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)26四、CMT焊接的技術(shù)特點（2）CMT焊弧長控制精確；電弧更穩(wěn)定。普通MIG/MAG焊弧長是通過電壓反饋方式控制的容易受到焊接速度變化和工件表面平整度的影響，而CMT方法則不然。CMT的電弧長度控制是機械式的，它采用閉環(huán)控制并監(jiān)測焊絲回抽長度，即電弧長度。在干伸長或焊接速度改變的情況下電弧長度也能保持一致。其結(jié)果就保證了CMT電弧的穩(wěn)定性，即使在焊接速度極快的前提下，也不會出現(xiàn)斷弧的情況，電弧長度不受工件表面和焊接速度的影響。如（圖2-13）所示。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)27四、CMT焊接的技術(shù)特點（2）CMT焊弧長控制精確；電弧更穩(wěn)定。圖2-13普通MIG/MAG焊弧長與CMT焊弧長任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)28四、CMT焊接的技術(shù)特點（3）均勻一致的焊縫成形，焊縫熔深一致，焊縫質(zhì)量重復(fù)精度高。普通MIG/MAG焊在焊接過程中，焊絲干伸長改變時，焊接電流會增加或減少。而CMT焊焊絲干伸長改變時，僅僅改變送絲速度，不會導(dǎo)致焊接電流的變化從而實現(xiàn)一致的熔深，加上弧長高度的穩(wěn)定性就能達到非常均勻一致的焊縫外觀成形。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)29四、CMT焊接的技術(shù)特點（4）真正做到無飛濺。在短路狀態(tài)下焊絲的回抽運動幫助焊絲與熔滴分離。通過對短路的控制，保證短路電流很小，從而使得熔滴過渡無飛濺，焊后清理工作量小。通過CMT技術(shù)可以輕松的實現(xiàn)無飛濺焊接，釬焊接縫，碳鋼與鋁的焊接，0.3mm超薄板的焊接以及背面無氣體保護的對接構(gòu)件的焊接。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)30四、CMT焊接的技術(shù)特點（5）具有良好的搭橋能力。裝配間隙要求降低。1mm薄板的搭接接頭間隙允許達到1.5mm。（6）具有更快的焊接速度。CMT過渡是電弧不停的燃燒、熄滅，每秒70多次的高頻率，而電弧每重新引燃一次就修正一次電弧，保持電弧的穩(wěn)定性，在干伸長或焊接速度改變的情況下，電弧長度也能保持一致。這樣就保證了CMT電弧的穩(wěn)定性，即使在焊接速度極快的前提下,也不會出現(xiàn)斷弧的情況。1mm厚的鋁板對接可達到250cm/min，CMT釬焊電鍍鋅板可達到150cm/min。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)31四、CMT焊接的技術(shù)特點（7）低煙塵，有害氣體少。由于CMT技術(shù)輸入熱量少，因此，在焊接過程中既能減少錳鉻氧化物的產(chǎn)生，也減少了臭氧、氮氧化物等有毒氣體的產(chǎn)生。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)32案例：CMT釬焊工藝和激光釬焊工藝的比較以側(cè)圍—落水槽焊接為例：左側(cè)焊縫采用激光釬焊，右側(cè)焊縫采用CMT釬焊。CMT釬焊后試樣進行處理，如（圖2-14）所示。圖2-14CMT釬焊后試樣處理任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)33案例：CMT釬焊工藝和激光釬焊工藝的比較（1）試樣進行處理后進行防腐性能測試，所有試樣均未發(fā)生表面漆剝落、腐蝕等現(xiàn)象。（2）CMT釬焊后截取焊縫。取自焊縫不同斷面的金相試樣，分析結(jié)果均為合格。（3）CMT釬焊工藝比激光釬焊工藝的經(jīng)濟性要好的多。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)34五、CMT和脈沖混合過渡技術(shù)將CMT過渡和脈沖過渡進行混合，實現(xiàn)了交替過渡的焊接模式。如一個CMT熔滴過渡后，過渡方式轉(zhuǎn)為一個或幾個常規(guī)脈沖過渡。通過這種方式使得MIG/MAG焊的熱輸入量可以進行自由調(diào)整，以達到理想的焊縫背面成形，或者是提高薄板焊接速度。這種“PulsMIX”混合過渡方式同樣可以保持高度的電弧穩(wěn)定性和低飛濺。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)35五、CMT和脈沖混合過渡技術(shù)圖2-15所示為采用混合過渡方式焊接的水泵的凸緣。焊件材質(zhì)為不銹鋼，厚度為1.43mm，焊接速度為60cm/min?；旌线^渡的優(yōu)點在于電弧穩(wěn)定，熱輸入可控?？梢栽贑MT和脈沖焊接參數(shù)范圍內(nèi)進行設(shè)定，混合過渡隨著脈沖數(shù)量的增加，熔深也相應(yīng)增加。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)36六、CMT設(shè)備1.冷金屬過渡焊設(shè)備組成CMT焊通常采用自動操作方式或機器人操作方式，也可采用手工操作方式。采用機器人操作方式的CMT焊機由數(shù)字化焊接電源、專用CMT送絲機、帶拉絲機構(gòu)的CMT焊槍、機器人、機器人控制器、機器人接口、冷卻水箱、遙控器、專用連接電纜以及焊絲緩沖器等組成，CMT系統(tǒng)的組成如（圖2-16）所示。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)37六、CMT設(shè)備（一）冷金屬過渡焊設(shè)備組成任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)38六、CMT設(shè)備（一）冷金屬過渡焊設(shè)備組成以從奧地利Fronius公司引進的TPS5000型焊接系統(tǒng)為例。CMT焊接系統(tǒng)同著名的全數(shù)字化MIG/MAG焊機一樣，是采用數(shù)字DSP技術(shù)，內(nèi)部集成焊接專家系統(tǒng)，復(fù)合多鐘焊接工藝，包括MIG焊接、脈沖MIG焊接、CMT焊接及CMT與脈沖MIG復(fù)合焊接。Q235無縫鋼管采用圖2-17（a）所示設(shè)備進行焊接試驗，16Mn鋼板采用如圖2-17（b）所示設(shè)備進行焊接試驗。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)39六、CMT設(shè)備（一）冷金屬過渡焊設(shè)備組成以從奧地利Fronius公司引進的TPS5000型焊接系統(tǒng)為例（a）CMT焊接平臺（b）CMT自動焊平臺圖2-17實驗室CMT設(shè)備任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)40六、CMT設(shè)備（二）CMT自動焊接平臺的各部分介紹1.CMT焊接系統(tǒng)-CMT焊接電源（1）焊機包括CMT工藝所需的硬件和軟件;（2）全數(shù)字化微電腦處理器控制和全數(shù)字化GMAW逆變電源。TPS3200/4000/5000CMTTPS3200/4000/5000CMTMV（3）三種焊接方法模式:直流焊/脈沖焊/CMT焊（4）TPS2700/TPS3200/TPS4000/TPS5000電源既可用于自動CMT也可用于手工CMT,但TPS2700僅僅適合手工CMT焊接,CMT焊接模式可以通過面板選擇.任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)411.CMT焊接系統(tǒng)-CMT焊接電源圖2-18CMTTPS4000焊機-CMT操作面板任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)422.CMT焊接系統(tǒng)-CMT操作面板（1）“錯誤”指示…發(fā)生錯誤時指示燈亮。所有處于連接網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，如具有數(shù)字顯示屏幕的，即可顯示出錯誤信息。（2）“機器人接口”指示燈…焊機開機時機器人接口或數(shù)據(jù)端口與網(wǎng)絡(luò)連接時指示燈亮。（3）“焊機電源”指示燈…焊機接好電源并將電源開關(guān)撥至“I”位置時燈亮。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)433.CMT送絲機目前廣泛使用VR7000-CMT送絲機。數(shù)字化控制的送絲機，適用于所有普通的送絲管。（1）連接緩沖器

（2）LHSB高速通訊電纜

（3）電機線（小送絲機）（4）壓縮空氣接口（5）冷卻循環(huán)水接口（6）焊接電纜任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)444.手工CMT焊接系統(tǒng)-手工CMT焊槍焊槍保養(yǎng)：

（1）推拉絲導(dǎo)輪加緊壓力為1.5（2）導(dǎo)輪每周檢查磨損情況，用壓縮空氣清潔焊絲屑，每月檢查緊固情況。（3）導(dǎo)管接頭每周檢查清潔，緊固。（4）固定座精度要求極高，拆卸不允許有任何損傷，（有專業(yè)工具）（5）PPU電機電流如果持續(xù)高于2安培，可基本斷定電機損壞。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)455.焊絲緩沖器。削弱了兩個送絲系統(tǒng)對焊絲的沖擊力，為焊絲在兩個送絲系統(tǒng)之間提供一個緩沖的空間。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)466.冷卻水箱FK4000R冷卻系統(tǒng)。堅固可靠，確保了對機器人焊槍的最佳冷卻效果。為焊接系統(tǒng)提供冷卻循環(huán)水，可選擇運行模式：自動、開、關(guān)。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)477.機器人控制箱。適用于所有型號的機器人，無論機器人是通過數(shù)字信號、模擬信號或field-bus方式進行數(shù)據(jù)傳輸。8.RCU5000i遙控器。全文本顯示的遙控器，Q-控制功能的焊接參數(shù)監(jiān)控、向?qū)е敢Ｊ?、系統(tǒng)化的菜單結(jié)構(gòu)、人工管理功能。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)489.RCU5000i編程器系統(tǒng)化的菜單結(jié)構(gòu)，編輯、儲存、備份焊接JOP，監(jiān)控焊接參數(shù)，具有權(quán)限鎖定功能。1主菜單鍵2信息鍵3確認(rèn)鍵4送絲鍵5氣測試鍵6下翻鍵7上翻鍵8右進鍵9左進鍵10—14功能鍵15屏幕16鑰匙卡讀取。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)49七、CMT焊的焊接工藝1.接頭形式接頭類型包括搭接、對接、法蘭接、角接。如圖2-26所示。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)502.焊接位置CMT焊適用的焊接位置包括PA、PB、PC、PG等各種焊接位置。如圖2-27所示。與MIG/MAG焊接在工件位置選擇上一致。任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)52任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定3.焊接工藝參數(shù)工藝參數(shù)主要包括焊接電壓、焊接電流、焊接速度和送絲速度。典型工件的焊接試驗參數(shù)與位置如表2-1所示。先進焊接與連接技術(shù)52任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定4.CMT焊接適用的材料（1）鋁、鋼、不銹鋼薄板或者超薄板的焊接（0.3-3mm），無需擔(dān)心塌陷和燒穿。（2）可以用于電鍍鋅板、熱鍍鋅板的無飛濺CMT釬焊。（3）用于鍍鋅鋼板和鋁板的異種金屬的焊接，接頭合格率達到100%。先進焊接與連接技術(shù)53任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定八、施焊過程

1.CMT焊接過程先進焊接與連接技術(shù)54任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定八、施焊過程

1.CMT焊接過程先進焊接與連接技術(shù)55任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定CMT焊縫宏觀照片先進焊接與連接技術(shù)56任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定CMT焊縫宏觀照片先進焊接與連接技術(shù)57任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定CMT焊縫宏觀照片先進焊接與連接技術(shù)58任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定2CMT焊接接頭性能研究焊縫金相主要是分析焊接接頭的宏觀組織和微觀組織。由于焊接過程中熱源作用強烈，焊接熱循環(huán)及焊接冶金作用具有其特殊性，因此熔池金屬的結(jié)晶及焊接頭的金相組織對焊接接頭的質(zhì)量有很大影響。焊縫金相是確定焊接接頭的基本指標(biāo)之一，通過焊縫金相可以了解到金屬的可焊性，確定焊接工藝規(guī)范的合理性，以及推斷焊接結(jié)構(gòu)長期高溫運行的可靠性。先進焊接與連接技術(shù)59任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定焊接接頭組織分析首先使用水砂紙(100#,400#,600#,800#,1000#)對焊縫上截取的試樣進行逐級磨光，然后機械拋光，再配制4%的硝酸酒精溶液腐蝕。采用金相顯微鏡分別對不同焊接材料和不同焊接方法的焊縫、熱影響區(qū)、和母材的組織形態(tài)進行觀察。先進焊接與連接技術(shù)60任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定九、典型CMT焊接工藝及焊縫質(zhì)量評定示例1.1mm厚鍍鋅板的CMT釬焊鍍鋅板的焊接難點是：焊接裂紋及氣孔的敏感性大、鋅的強烈蒸發(fā)、易產(chǎn)生氧化物夾渣以及鍍鋅層的熔化及破壞。其中焊接裂紋、氣孔和夾渣是最主要的問題。利用CMT進行釬焊可很好地避免這些問題。1mm厚鍍鋅板可利用直徑為1mm的CuSi3焊絲進行CMT釬焊，利用氬氣作保護氣體。先進焊接與連接技術(shù)61任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定（1）焊接參數(shù)焊接速度V：220cm／min；焊接電流I:113A；電弧電壓U:8.8V；送絲速度v:6m/min。圖2-41所示為焊件局部，可看出焊縫成形美觀，幾乎無焊接變形。通過力學(xué)性能試驗表明焊接的接頭的屈服強度可達335N／mm2。先進焊接與連接技術(shù)62任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定2.1mm厚鍍鋅鋼板與鋁合金板的焊接（1）材料材料為變形鋁合金6061和冷軋熱鍍鋅鋼板HDG60，其物理性能如表2-2所示。焊接試板和變形鋁合金的尺寸為200mm×100mm×1mm，選用直徑為1.2mm的ER4043（AlSi5）焊絲，氬氣作為保護氣體進行焊接。先進焊接與連接技術(shù)63任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定2.1mm厚鍍鋅鋼板與鋁合金板的焊接先進焊接與連接技術(shù)64任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定（2）焊接設(shè)備對鋁合金和鍍鋅板搭接焊采用的設(shè)備為Fronius公司生產(chǎn)的TPS3200系列數(shù)字話CMT焊機。先進焊接與連接技術(shù)65任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定（3）焊前準(zhǔn)備及焊接參數(shù)焊前，采用砂紙和鋼絲刷將鋁合金表面的氧化膜去除，再用丙酮去除鋁合金和鍍鋅鋼板上面的水漬和油污，最后對清洗過的鋁合金進行堿洗和酸洗。將表面處理干凈的試件組對成搭接接頭，（鋁合金板在上，鍍鋅板在下）焊槍施焊方式為“前推”（前進方向與傾角方向相反）方式，夾角為135度。焊接形式如圖2-42所示。焊接參數(shù)如下：焊接速度V：5.14mm／min；焊接電流I:55A；電弧電壓U:9.5V；送絲速度ｖ：3.5m/min，氬氣流量Q:20L/min。先進焊接與連接技術(shù)66任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定（4）焊縫質(zhì)量評定①焊縫成形與接頭形貌圖2-43所示為1mm鋁板和鍍鋅鋼板的焊縫局部和焊縫橫截面的宏觀金相圖，可以看出焊縫成形美觀，焊接接頭表面形成連續(xù)均勻、無飛濺、窄而低的魚鱗紋焊縫。此外，從焊接接頭的背面發(fā)現(xiàn)鍍鋅鋼板顏色略有變化，這表明鍍鋅層燒損較少，有利于保持鍍鋅鋼板的抗腐蝕能力。而且，工件整體變形小，焊縫與鋁板和鍍鋅鋼板均有良好的冶金結(jié)合。先進焊接與連接技術(shù)67任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定②焊接接頭的缺陷及形成鋁合金和鍍鋅鋼板異種金屬CMT熔釬焊焊接接頭的缺陷主要為氣孔和縮孔，并且這些缺陷主要集中于焊縫熔化區(qū)上部，如圖2-44所示。氣孔大多數(shù)集中在熔化區(qū)的上部及其邊角區(qū)域，氣孔的直徑一般約為50μm。氣孔形成的原因可能有兩個：一是，鋁合金母材和焊絲表面的氧化膜焊前清理不徹底，容易導(dǎo)致焊件表面易吸附水分、油脂等污染物，焊接過程中該污染物受熱分解產(chǎn)生氣體（氫氣、氧氣等），焊縫冷卻過程中沒有及時逸出而形成了氣孔，二是，由于鋅的熔、沸點較低，高溫電弧使得中心部分的鋅揮發(fā)，而CMT焊接方法焊接過程中熱輸入量較低，焊縫的形成時間短，不足以使全部的鋅蒸汽從焊縫中逸出而形成了氣孔。先進焊接與連接技術(shù)68任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定③焊接接頭力學(xué)性能試驗拉伸試驗是一種最簡單的力學(xué)性能試驗，在測試的范圍(標(biāo)距)內(nèi)，受力均勻，應(yīng)力應(yīng)變及其性能指標(biāo)測量穩(wěn)定、可靠，理論計算方便。通過拉伸試驗可以測定材科彈性變形、塑性變形和斷裂過程中最基本的力學(xué)性能指標(biāo)(如強度極限σb、屈服極限σs、延伸率δ、斷面收縮率Ψ等)，并且可以發(fā)現(xiàn)斷口上某些缺陷。母材拉伸試件的尺寸如圖2-45所示，焊后拉伸試件的尺寸如圖2-46所示。拉伸的加載速率為10mm/min，試驗用的拉伸設(shè)備為SANSCMT5305電子萬能試驗機，如圖2-47所示。先進焊接與連接技術(shù)69任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定先進焊接與連接技術(shù)70任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定

由接頭拉伸性能試驗可知：焊縫的拉伸試樣斷在熱影響區(qū)，斷后的試樣宏觀形貌如圖2-48所示。焊接接頭的最大承載力為5.13kN，抗拉強度可達204MPa，其載荷-伸長曲線如圖2-49所示。先進焊接與連接技術(shù)71任務(wù)1CMT工藝實驗流程的確定

任務(wù)布置確定1mm鋁合金CMT工藝實驗流程，繪制實驗流程圖。先進焊接與連接技術(shù)72項目2CMT焊接技術(shù)任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用先進焊接與連接技術(shù)73任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用任務(wù)解析

通過本任務(wù)，使學(xué)生能夠了解CMT焊接技術(shù)的的應(yīng)用情況，CMT技術(shù)目前主要應(yīng)用于微電子器件、機車制造、航天航空等多個領(lǐng)域，幾乎可以應(yīng)用于所有已知的材料，諸如鋁合金、

鍍鋅板、鋼與鎳基合金異種材料等多種材料，尤其適用于薄板（0.3～3.0mm）焊接。本任務(wù)通過學(xué)習(xí)汽車底盤部件（副車架）薄板的CMT焊接，使學(xué)生熟悉CMT焊接技術(shù)的工藝、應(yīng)用及其優(yōu)勢。先進焊接與連接技術(shù)74任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用必備知識

汽車的底盤部件（副車架）的產(chǎn)量大，要求自動化批量生產(chǎn)。并且在組裝成整個部件前是不能進行脫脂處理的，因而工件表面附著的油，油脂在焊前是無法清理的，這就決定了脈沖工藝是不適合的，因為不清潔焊接區(qū)域影響脈沖電弧的穩(wěn)定性，導(dǎo)致電壓變化和咬邊。傳統(tǒng)的CO2氣保焊飛濺大，焊接質(zhì)量差；傳統(tǒng)的Ar/CO2氣體保護焊小電流焊接時熔深不夠，焊速低，只適用于薄板，而大電流焊接時會出現(xiàn)大顆粒過渡。并且這幾種傳統(tǒng)工藝的熔滴過渡屬“自然”過渡，都易受到外部因素干擾，工藝的一致性、重復(fù)性難以保證。而使用CO2保護氣的CMT工藝，可以實現(xiàn)無飛濺的焊接，焊縫成形美觀，工藝一致性和重復(fù)性好，還可滿足熔深和焊接效率的需要，同時降低焊接氣體運行成本。先進焊接與連接技術(shù)75任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用

如圖2-50所示為需要焊接的副車架部件，部件使用的母材是熱軋制高強鋼，厚度為2.5～3.0mm，其化學(xué)成分及力學(xué)性能如表2-3所示。要求焊接速度需大于19mm/s，工件熔深最低要求0.4mm，同時要考慮焊接工藝的重復(fù)精度、電弧和工藝的穩(wěn)定性、焊后飛濺的處理成本、焊接的效率和經(jīng)濟性。先進焊接與連接技術(shù)76任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用焊接使用的填充焊絲是直徑1.0mm的G3Si1，其化學(xué)成分如表1-2所示（標(biāo)準(zhǔn)號DINEN440）。先進焊接與連接技術(shù)77任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用

當(dāng)CMT焊接使用M21（Ar82%+CO218%）保護氣時，焊接參數(shù)如表2-5所示，焊后焊縫截面顯微示意圖如圖2-51所示，從圖中可以看出，焊縫外形成形美觀，成形一致性良好，并且工件上無任何飛濺。但是有一點不足是熔深，所測量出的熔深有時可以達到最低要求，有時就無法滿足，平均的熔深只能達到0.3mm。盡管如此，但CMT工藝的穩(wěn)定性、重復(fù)一致性、可靠性、無飛濺等均能夠滿足使用要求。先進焊接與連接技術(shù)78任務(wù)2CMT焊接技術(shù)在汽車副車架的應(yīng)用

對于CMT工藝來說，使用Ar/CO2與使用純CO2做保護氣相比，其熔滴過渡的本質(zhì)差別是很小的，不過區(qū)別還是存在的，主要是需要策略控制電流電壓與送絲方向的協(xié)同，這是一個很復(fù)雜的過程。首先必須精確地控制電弧燃弧時間；其次短路電流必須控制在一定水平，使收縮力和表面張力可以同時作用促進熔滴脫落（見圖2-52）。先進焊接與連接技術(shù)79