自動化FCAW力學(xué)性能增強區(qū)域面積的預(yù)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(yè)中，大規(guī)模量產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)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(shù)、最小化焊接時間等。此外，焊接件結(jié)構(gòu)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(shù)來實現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)件的大規(guī)模量產(chǎn)。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(xiàn)焊接。由于焊絲內(nèi)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(zhǔn)確而全面地收集焊接過程的動態(tài)特征，易于實現(xiàn)對焊接品質(zhì)的實時監(jiān)控，因而考慮將其應(yīng)用在大規(guī)模量產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)件中。

FCAW形成的焊接區(qū)域具有保護層，該保護層被認(rèn)為是FCAW力學(xué)性能增強的區(qū)域，實現(xiàn)自動化焊接需要確定該區(qū)域的面積，而該區(qū)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(shù)之間的關(guān)系可以采用下式確定：

式中，Rth為焊接機械特性增強區(qū)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(guān)系式進行驗證時，采用奧地利IGM公司生產(chǎn)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(shè)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(jié)果顯示，公式與測試結(jié)果具有較高的一致性，能夠用來進行FCAW力學(xué)性能增強區(qū)域面積的預(yù)測。