摘要
随着社会的发展，管道运输规模在不断增加，管道焊接逐渐向大厚壁发展，这就对焊接效率以及焊接质量提出了高要求。摆动电弧窄间隙P-GMAW焊接作为一种高效率的焊接方法，已被用于管道全位置焊接过程中。在工程应用中发现，仰焊位置（5-7点位置）容易出现侧壁未熔合、焊缝中凸等缺陷，影响了管道施工的质量和效率。本文对摆动电弧窄间隙仰焊的熔滴过渡以及工艺参数影响焊缝成形的规律进行研究，为管道窄间隙焊接的工艺参数优化提供必要的依据。 电弧在坡口内摆动的过程中，熔滴过渡频率和熔滴直径呈现一定的规律性变化。焊枪在侧壁位置时熔滴过渡频率较高，熔滴直径较小，当焊枪摆动到坡口中心时，熔滴直径增加，过渡频率降低；焊丝末端到侧壁的距离大于焊丝末端到坡口底部的距离时，电弧在坡口侧壁处产生，可以将更多的热输入分散到侧壁处。 通过高速摄像系统以及电信号采集系统研究了送丝速度对窄间隙 P-GMAW熔滴过渡的影响。随着送丝速度的增加，熔滴的过渡频率均增加，熔滴直径均减小。在脉冲焊接模式下，送丝速度的增加会引起脉冲频率的增加，因此熔滴的过渡频率增加；并且基值阶段在低送丝速度下比高送丝速度下长，峰值阶段基本不变，所以低送丝速度下熔滴吸收的能量多，熔滴直径大。 研究了弧长修正系数对窄间隙P-GMAW熔滴过渡的影响。当弧长修正系数较高时，电弧在侧壁的起弧位置较高，对增加侧壁的热输入有利，但熔滴落点位置难以控制，会影响焊缝成形。在仰焊的条件下，采用短弧焊接短路过渡的方式更容易控制电弧形态和熔池的形状。 研究了CTWD的缩短对窄间隙P-GMAW熔滴过渡的影响。CTWD缩短后，熔滴的过渡形式由短路过渡转变为滴状过渡；焊接电流和弧根角度的增大使电磁力对熔滴过渡的促进作用增加，阻碍作用减少，有利于熔滴过渡。 分析了焊接参数与摆动参数对焊缝成形的影响。增加送丝速度，可以有效的增加焊缝熔深、侧壁熔深，但送丝速度过大，焊缝的中间凸起会更加严重，增加后续打磨工作量；提高弧长修正系数会使侧壁熔深明显增加，但焊缝熔深也会显著降低。此外弧长修正系数的增加还会使咬边深度增加。增加摆动幅度同样可以增大侧壁熔深，降低焊缝熔深，降低焊缝凸起程度；侧停时间的增加可以使侧壁熔深有效的增加，避免指状熔深的产生。
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