自動化FCAW力學性能增強區域面積的預測

自動化FCAW力學性能增強區域面積的預測

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

刊期：2017年第1期

作者：M.Kazasidis et al

編譯：王祥

在焊接工業中，大規模量產的焊接結構件中仍然存在許多有待解決的問題，如確定最佳焊接工藝參數、最小化焊接時間等。此外，焊接件結構中可能存在氣孔、裂紋等缺陷。因而，考慮采用自動化的焊接技術來實現焊接結構件的大規模量產。藥芯焊絲電弧焊（FCAW）將可熔化的藥芯焊絲作為一個電極，將待焊接母材作為另一個電極，在惰性氣體保護下實現焊接。由于焊絲內部裝有焊劑混合物，能夠在焊接處對熔化金屬形成保護層，因而稱為藥芯焊絲。針對FCAW，能夠準確而全面地收集焊接過程的動態特征，易于實現對焊接品質的實時監控，因而考慮將其應用在大規模量產的焊接結構件中。

FCAW形成的焊接區域具有保護層，該保護層被認為是FCAW力學性能增強的區域，實現自動化焊接需要確定該區域的面積，而該區域的面積與藥芯焊絲直徑、焊絲供給速度和焊槍移動速度等參數之間的關系可以采用下式確定：

式中，Rth為焊接機械特性增強區域的面積；Ef為電極效率因子；d為藥芯焊絲直徑；WFR為焊絲供給速度；s為焊槍移動速度。

通過試驗對確定的關系式進行驗證時，采用奧地利IGM公司生產的IGM RT 330.16自由度焊接機器人對EN ISO 17632-A型號的中碳鋼進行自動焊接，焊接采用的惰性保護氣體為75%氬氣（Ar）和25%CO2。設定Ef為93%、 d為1.2mm。改變WFR的取值與s的取值，計算不同取值下的Rth，并與試驗得出的Rth進行對比。測試結果顯示，公式與測試結果具有較高的一致性，能夠用來進行FCAW力學性能增強區域面積的預測。