自动化FCAW力学性能增强区域面积的预测

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

刊期：2017年第1期

作者：M.Kazasidis et al

编译：王祥

在焊接工业中，大规模量产的焊接结构件中仍然存在许多有待解决的问题，如确定最佳焊接工艺参数、最小化焊接时间等。此外，焊接件结构中可能存在气孔、裂纹等缺陷。因而，考虑采用自动化的焊接技术来实现焊接结构件的大规模量产。药芯焊丝电弧焊（FCAW）将可熔化的药芯焊丝作为一个电极，将待焊接母材作为另一个电极，在惰性气体保护下实现焊接。由于焊丝内部装有焊剂混合物，能够在焊接处对熔化金属形成保护层，因而称为药芯焊丝。针对FCAW，能够准确而全面地收集焊接过程的动态特征，易于实现对焊接品质的实时监控，因而考虑将其应用在大规模量产的焊接结构件中。

FCAW形成的焊接区域具有保护层，该保护层被认为是FCAW力学性能增强的区域，实现自动化焊接需要确定该区域的面积，而该区域的面积与药芯焊丝直径、焊丝供给速度和焊枪移动速度等参数之间的关系可以采用下式确定：

式中，Rth为焊接机械特性增强区域的面积；Ef为电极效率因子；d为药芯焊丝直径；WFR为焊丝供给速度；s为焊枪移动速度。

通过试验对确定的关系式进行验证时，采用奥地利IGM公司生产的IGM RT 330.16自由度焊接机器人对EN ISO 17632-A型号的中碳钢进行自动焊接，焊接采用的惰性保护气体为75%氩气（Ar）和25%CO2。设定Ef为93%、 d为1.2mm。改变WFR的取值与s的取值，计算不同取值下的Rth，并与试验得出的Rth进行对比。测试结果显示，公式与测试结果具有较高的一致性，能够用来进行FCAW力学性能增强区域面积的预测。