超薄板的MIG-MAG焊-CMT冷金属过渡技术

超薄板的MIG/MAG焊—CMT冷金属过渡技术摘要：fronius公司CMT（ColdMetalTransfer）冷金属过渡技术是在MIG/MAG焊基础上开发的一种革新技术，第一次将送丝运动与熔滴过渡过程进行数字化协调。当焊机的DSP处理器监测到一个熔滴短路信号，就会反馈给送丝机构，并回抽焊丝帮助熔滴脱落，使熔滴过渡在几乎无电流状态下过渡。整个焊接过程实现“热-冷-热”交替转换，每秒中转换达70次。焊接热输入量大幅降低，可实现0.3mm以上薄板的无飞溅、高质量MIG/MAG熔焊和MIG钎焊。更值得一提的是使用此种工艺还可进行只有激光和电了束才可实现的钢与铝的异种焊接关键词：CMT冷金属过渡、混合过渡、焊丝的回抽运动、无飞溅焊接、钢与铝的焊接1前言CMT电弧短路电弧脉冲电弧喷射电弧旋转电弧CMT电弧短路电弧脉冲电弧喷射电弧旋转电弧fronius公司1991年开始研究钢与铝的焊接，1997年在钢与铝焊接和无飞溅引弧技术基础上，经过5年的努力，开发出CMT冷金属过渡技术，为MIG/MAG焊的应用拓宽了新的领域，MIG/MAG熔滴过渡的形式被重新定义（见图-1）。图-1电弧过渡形式2CMT冷金属过渡技术工作原理图-1电弧过渡形式图-2CMT过渡形式电弧加热，向前送丝金属CuSi3熔滴短路，电弧熄灭金属CuSi3图-2CMT过渡形式电弧加热，向前送丝金属CuSi3熔滴短路，电弧熄灭金属CuSi3焊丝回抽，帮助熔滴脱落送丝，重新加热CMT焊同普通MIG/MAG焊有三个明显的不同：首次将送丝的运动同熔滴过渡过程相结合。遥控器送丝机焊丝缓冲器控制/监测遥控器送丝机焊丝缓冲器控制/监测数字处理器实际值(U/I)数/模转换整个焊接系统的闭环控制包含焊丝的运动的控制（见图-3），而普通的MIG/MAG焊，送丝机系统都是独立，并没有实现闭环控制。图-3CMT控制电路图-3CMT控制电路2）熔滴过渡时电压和电流几乎为零。数字化控制的CMT焊接系统，自动监控短路过渡的过程，在熔滴过渡时，电源将电流降至非常低，几乎为零，热输入量也几乎为零。整个熔滴过渡过程就是高频率的“热-冷-热”转换的过程（见图-4），大幅降低热输入量3）焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落图-4CMT过渡电弧电压尽管熔滴过渡时电流非常低，焊丝的机械式回抽运动同样能保证熔滴的脱落，同时避免了普通短路过渡方式引起的飞溅。（见图-5）图-4CMT过渡电弧电压图-5焊丝的运动图-5焊丝的运动3CMT焊同普通MIG/MAG焊相比的优点1）CMT几乎无电流状态下的熔滴过渡，焊接热输入量极低（图-6），不用背衬就可焊接薄板和超薄板（可达0.3mm），焊接变形小。2）CMT焊弧长控制精确，电弧更稳定图6普通MIG焊 CMT焊 母材：2mmALMg3焊丝：ALSi5图6普通MIG焊 CMT焊 母材：2mmALMg3焊丝：ALSi51.2mm3)均匀一致的焊缝成形，焊缝的熔深一致，焊缝质量重复精度高普通MIG/MAG焊在焊接过程中，焊丝干伸长改变时，焊接电流会增加或减少。而CMT焊焊丝干伸长改变时，仅仅改变送丝速度，不会改变焊接电流，从而实现恒定的熔深，加上弧长非常恒定，焊缝成形非常均匀一致（见图-7）。4）真正做到无飞溅焊接和钎焊图-7CMT脉冲MIG图-7CMT脉冲MIG5）良好的搭桥能力,间隙装配要求降低1mm板的搭接接头间隙允许达到1.5mm。6）更快的焊接速度1mm铝板对接可达到250cm/minCMT钎焊电镀锌板可达到150cm/min,4CMT和脉冲混合过渡技术CMT技术提供一个最低能量的平台，fronius公司在此基础上，将CMT过渡和脉冲过渡进行混合，交替过渡。如一个CMT熔滴过渡后，过渡方式转为1个或几个脉冲过渡。通过这种方式使得MIG/MAG焊的热输入量可以自由增加，以达到理想的焊缝背面成形（见图8），或者是提高薄板的焊接速度。这种“PulsMIX”混合过渡方式同样保持高度电弧稳定性和低的飞溅。图-80图-80Pulse1Pulse3Pulses5Pulses7Pulses焊缝的正面焊缝的背面焊缝的截面CMT焊接方法由于具有更快的焊接速度，更高质量，更好的搭桥能力，更小的变形，更均匀一致的焊缝，并且没有飞溅等优点，拓展了普通MIG/MAG焊所不能涉及的领域。其主要用途：薄板或超薄板的焊接0.3-3mm，并且无需用担心塌陷和烧穿(见图-9)电镀锌板或热镀锌板的无飞溅CMT钎焊图-90.8mm铝铝对接，背面未加衬垫钢与铝的异种连接。在过去铝和钢的连接仅仅可能通过激光或电子束焊接，现在CMT可实现这样的异种连接，接头和外观都是100%合格。图-90.8mm铝铝对接，背面未加衬垫值得一提的是，froniusCMT焊接系统同著名的全数字化MIG/MAG焊机一样，是采用数字DSP技术，除具有CMT电弧焊接方式外，也可实短路电弧、喷射电弧和脉冲电弧。一套系统四种电弧方式的应用，可同时满足不同焊接需要。6结论CMT工艺是fronius公司在数字化焊接技术发展过程中又一次突破。第一次将焊丝的运动同熔滴