一种脉冲焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种脉冲焊接方法，其采用的焊接电流波形为周期性循环反复，单位周期波形由一个高斯波强脉冲群和一个矩形波弱脉冲群组成，其中高斯波强脉冲群的高斯函数调制模式有高斯波脉冲峰值调制和高斯波脉冲基值调制两种。该波形中，高斯波强脉冲的基值电流时间相等，所有高斯波强脉冲的峰值电流时间相等。高斯波脉冲峰值调制时，该波形高斯波强脉冲的基值电流大小及其持续时间均相等，峰值电流大小按高斯函数调制，峰值电流时间相等。高斯波脉冲基值调制时，该波形高斯波强脉冲的峰值电流大小及其持续时间均相等，基值电流大小按高斯函数调制，基值电流时间相等。本发明专利技术焊接方法能量集中，可控性好，尤其适合薄板铝合金的焊接。

Pulse welding method

The invention discloses a pulse welding method, the welding current waveform for the periodic cycle of repeated unit cycle waveform by a Gauss pulse wave group and a rectangular wave of weak pulse group, which Gauss Gauss wave pulse function modulation mode group Gao Sibo pulse modulation and pulse modulation Gauss base value two. The waveform of the pulse wave, Gauss base current is equal to the time, all the time Gauss wave peak current pulse is equal. Gauss wave pulse modulation, the pulse wave waveform Gauss base current size and duration are equal, the peak current according to the size of the Gauss function modulation, the peak current time. Gauss pulse base value modulation, the peak current pulse waveform of the size of Gauss wave and its duration are equal, base current according to the size of the Gauss function modulation, base current time. The welding method of the invention has the advantages of high energy concentration and good controllability, and is especially suitable for welding of thin plate aluminum alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲焊接方法
本专利技术属于焊接研究领域，特别涉及一种脉冲焊接方法，尤其适合于铝镁合金材料的焊接。
技术介绍
绿色制造是现代制造业的可持续发展模式，是一个综合考虑环境因素和资源消耗的现代制造模式。轻量化、强韧化、精密化为当今制造业的发展趋势。在此背景下，铝合金材料以其轻量化、耐磨耐腐蚀、抗冲击性能好、可回收利用等优异综合性能，越来越多的应用于汽车、船舰以及航空航天等领域。然而在焊接过程中，由于铝合金材料的热导率大，存在热量损失快、材质较软、易堵丝、热强性低、容易塌陷焊穿等问题，特别是薄板铝合金的焊接更是困难。目前常用的铝镁合金材料焊接技术在制造过程中存在各种问题：如铝合金激光焊有成本高、能耗大、容易产生气孔、合金元素易烧损、裂纹的敏感性较高等问题；电阻点焊在铝合金结构件的连接中遇到能耗大、电极易失效、点焊质量不稳定等困难；搅拌摩擦焊由于其原理的限制，使被焊工件的厚度受到影响，且搅拌头磨损快，速度明显低于熔化极焊接，工艺不成熟，目前只限于结构简单的结构件加工。双脉冲熔化极气体保护焊方法出现后，研究人员从熔滴过渡形式、保护气体成分、各种焊接参数匹配、电流电压波形控制等方面对双脉冲焊铝进行了细致的研究，取得了一些效果，铝合金的焊接质量有所改进。但是双脉冲铝合金焊接过程对工艺参数匹配区间要求严格，在区间以外的焊接质量下降很快，对于薄板的焊接更是如此。为此，研究一种能够克服上述缺点，实现对铝合金薄板良好焊接的焊接方法具有重要的研究意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种脉冲焊接方法，该方法采用高斯函数调制的脉冲焊接电流波形进行焊接，具有良好的焊接效果，尤其适合于对热量输入控制要求较高的薄板铝合金的焊接。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种脉冲焊接方法，其采用的焊接电流波形为周期性循环反复，单位周期波形由一个高斯波强脉冲群和一个矩形波弱脉冲群组成，其中高斯波强脉冲群的高斯函数调制模式有高斯波脉冲峰值调制和高斯波脉冲基值调制两种，具体是：当调制模式为高斯波脉冲峰值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：Ew＝Uaw×(I0ptpw+Ibwtbw)×nw；其中，Uas为高斯波强脉冲群时的平均电压，Uaw为矩形波弱脉冲群时的平均电压，ns为高斯波强脉冲群中的单个强脉冲个数，nw为矩形波弱脉冲群的单个弱脉冲个数，I0p和Ibs分别为矩形波弱脉冲峰值电流和高斯波强脉冲基值电流，tps和tbs分别为单个高斯波强脉冲峰值时间和单个高斯波强脉冲基值时间，Ipw和Ibw为矩形波弱脉冲峰值电流和矩形波弱脉冲基值电流，tpw和tbw分别为单个矩形波弱脉冲峰值时间和单个矩形波弱脉冲基值时间，I0p＝Ipw。当调制模式为高斯波脉冲基值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：Ew＝Uaw×(Ipwtpw+Ibwtbw)×nw；其中，Ips和I0b分别为高斯波强脉冲峰值电流和矩形波弱脉冲基值电流，Ibw＝I0b。进一步地，所述焊接电流波形中所有矩形波弱脉冲的基值电流大小及其持续时间均相等，所有矩形波弱脉冲的峰值电流大小及其持续时间均相等。进一步地，所述焊接电流波形中所有高斯波强脉冲的基值电流时间相等，所有高斯波强脉冲的峰值电流时间相等。进一步地，所述高斯波脉冲峰值调制时，该波形高斯波强脉冲的基值电流大小及其持续时间均相等，峰值电流大小按高斯函数调制，峰值电流时间相等。进一步地，所述高斯波脉冲基值调制时，该波形高斯波强脉冲的峰值电流大小及其持续时间均相等，基值电流大小按高斯函数调制，基值电流时间相等。进一步地，所述焊接电流波形中单位周期内高斯波强脉冲群中的脉冲个数多于矩形波弱脉冲群中的脉冲个数，单位周期内高斯波强脉冲群的平均电流大于矩形波弱脉冲群的平均电流。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术脉冲焊接方法采用的焊接电流波形采用高斯函数调制，利用高斯函数曲线平滑、无限阶可导的特点，用来调制焊接过程中的脉冲电流波形，可以形成冷热脉冲群交替出现的效果，焊接过程平稳，飞溅少，焊缝成形美观，表面的鱼鳞纹规整光亮，电弧声音柔和。2、采用本专利技术焊接电流波形进行焊接，能够细化焊缝晶粒，降低气孔发生率。焊接过程中，电弧力与平均电流的平方成正比，该波形中高频高斯波强脉冲群的平均电流远大于低频矩形波弱脉冲群的平均电流，所以两个脉冲群间的电弧力相差加大。周期性交替变化的强弱电弧力导致熔池中的金属熔液产生较强的搅拌作用，从而诱发熔池共振，细化晶粒，促进焊缝中的气体逸出。3、采用本专利技术公开的高斯函数调制脉冲焊接电流波形，焊接过程中热输入集中，调整参数少，尤其适合对热量输入控制要求较高的薄板铝合金的焊接。附图说明图1是本专利技术提出的高斯函数调制焊接电流波形组成示意图，为高斯脉冲峰值调制模式，图2是本专利技术提出的高斯函数调制焊接电流波形组成示意图，为高斯脉冲基值调制模式。图3是本专利技术提出的高斯脉冲峰值调制焊接电流波形的样本实时电流波形图。图4是本专利技术提出的高斯脉冲峰值调制焊接电流波形的样本实时电压波形图。图5是本专利技术提出的高斯脉冲峰值调制焊接电流波形的样本瞬时能量波形图。图6是本专利技术提出的高斯脉冲峰值调制焊接电流波形的样本动态电阻波形图。图7是本专利技术提出的高斯脉冲峰值调制焊接电流波形的样本U-I图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明确，以下参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1图1、2示出了本专利技术脉冲焊接方法所采用的焊接电流波形组成，图1为高斯脉冲峰值调制模式，图2为高斯脉冲基值调制模式。该焊接电流波形为周期性循环反复，单位周期波形由一个高斯波高频强脉冲群和一个矩形波低频弱脉冲群组成。当调制模式为高斯波脉冲峰值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：Ew＝Uaw×(I0ptpw+Ibwtbw)×nw其中，Uas为高斯波强脉冲群时的平均电压，Uaw为矩形波弱脉冲群时的平均电压，ns为高斯波强脉冲群中的单个强脉冲个数，nw为矩形波弱脉冲群的单个弱脉冲个数，I0p和Ibs分别为矩形波弱脉冲峰值电流和高斯波强脉冲基值电流，tps和tbs分别为单个高斯波强脉冲峰值时间和单个高斯波强脉冲基值时间，Ipw和Ibw为矩形波弱脉冲峰值电流和矩形波弱脉冲基值电流，tpw和tbw分别为单个矩形波弱脉冲峰值时间和单个矩形波弱脉冲基值时间，I0p＝Ipw。当调制模式为高斯波脉冲基值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：Ew＝Uaw×(Ipwtpw+Ibwtbw)×nw。其中，Ips和I0b分别为高斯波强脉冲峰值电流和矩形波弱脉冲基值电流，Ibw＝I0b。所述焊接电流波形中所有矩形波弱脉冲的基值电流大小及其持续时间均相等，所有矩形波弱脉冲的峰值电流大小及其持续时间均相等。所述焊接电流波形中所有高斯波强脉冲的基值电流时间相等，所有高斯波强脉冲的峰值电流时间相等。所述高斯波脉冲基值调制时，该波形高斯波强脉冲的峰值电流大小及其持续时间均相等，基值电流大小按高斯函数调制，基值电流时间相等。所述焊接电流波形中单位周期内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲焊接方法，其特征在于，其采用的焊接电流波形为周期性循环反复，单位周期波形由一个高斯波强脉冲群和一个矩形波弱脉冲群组成，其中高斯波强脉冲群的高斯函数调制模式有高斯波脉冲峰值调制和高斯波脉冲基值调制两种，具体是：当调制模式为高斯波脉冲峰值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量E

【技术特征摘要】
1.一种脉冲焊接方法，其特征在于，其采用的焊接电流波形为周期性循环反复，单位周期波形由一个高斯波强脉冲群和一个矩形波弱脉冲群组成，其中高斯波强脉冲群的高斯函数调制模式有高斯波脉冲峰值调制和高斯波脉冲基值调制两种，具体是：当调制模式为高斯波脉冲峰值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：其中，Uas为高斯波强脉冲群时的平均电压，Uaw为矩形波弱脉冲群时的平均电压，ns为高斯波强脉冲群中的单个强脉冲个数，nw为矩形波弱脉冲群中的单个弱脉冲个数，I0p和Ibs分别为矩形波弱脉冲峰值电流和高斯波强脉冲基值电流，tps和tbs分别为单个高斯波强脉冲峰值时间和单个高斯波强脉冲基值时间，Ipw和Ibw为矩形波弱脉冲峰值电流和矩形波弱脉冲基值电流，tpw和tbw分别为单个矩形波弱脉冲峰值时间和单个矩形波弱脉冲基值时间，I0p＝Ipw；当调制模式为高斯波脉冲基值调制时，单个高斯波强脉冲群的能量Es和单个矩形波弱脉冲群的能量Ew表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：薛家祥，金礼，朱强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44