焊材工藝性的數(shù)據(jù)化評(píng)價(jià)

◎ 馬易思

引言

焊材工藝性的分析評(píng)估主要依靠操作者的直覺和經(jīng)驗(yàn)定性評(píng)估，這種以主觀感受為主的評(píng)估方式有一個(gè)天然的弊端，就是對于同一種焊材的工藝性不同的操作者會(huì)得出出入較大的評(píng)價(jià)。隨著焊接產(chǎn)品對高品質(zhì)、高效率和精細(xì)化要求的提高，同時(shí)信息化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，傳統(tǒng)的焊接經(jīng)驗(yàn)逐步變得可記錄、可保存、可定量分析。傳統(tǒng)的以主觀感受為基礎(chǔ)的焊材工藝性的定性評(píng)價(jià)方式必將由數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)的定量分析與評(píng)價(jià)方式所替代。

一、電弧電參數(shù)的數(shù)據(jù)化

焊材工藝性，主要包括兩個(gè)大的方面，一方面是焊接過程的穩(wěn)定性，也就是電弧的穩(wěn)定性和熔敷金屬的過渡特性，這關(guān)系到熔池的穩(wěn)定和飛濺的程度，另一方面是熔池凝固后的成型，這關(guān)系到焊接缺陷如夾渣和焊道的表面質(zhì)量。

表1 焊接過程信息及應(yīng)用意義

電弧穩(wěn)定性，可以通過對電參數(shù)的測量進(jìn)行定量分析和評(píng)價(jià)。電流、電壓這些電參數(shù)與電弧的物理特性存在著聯(lián)系。通過對這些電參數(shù)的采集和分析可以對焊接過程中的電弧物理特性進(jìn)行定量分析和評(píng)價(jià)?，F(xiàn)在焊接電參數(shù)的采集和測試技術(shù)也已經(jīng)成熟。市場上已經(jīng)有商用的焊接電參數(shù)分析儀。這種分析儀能夠記錄焊接過程中的電流電壓的瞬時(shí)值，可以精確地描述了電流電壓的隨機(jī)變化。

表2 統(tǒng)計(jì)參數(shù)和焊接過程信息的解讀

二、藥芯焊絲工藝性的數(shù)據(jù)化評(píng)價(jià)實(shí)例

采集到的焊接參數(shù)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析可以得到電弧電壓的波形圖，以及電壓概率密度和電流概率密度分布圖等，這些電參數(shù)數(shù)據(jù)反應(yīng)了焊接過程中的電弧物理特性，進(jìn)而可以定量評(píng)價(jià)焊接過程中的電弧穩(wěn)定性及熔敷金屬的過渡特征，從而對焊材的工藝性進(jìn)行定量分析和評(píng)價(jià)。

圖1 不同藥芯焊絲的電弧電壓概率密度分布圖[1]

圖2 不同藥芯焊絲的電弧電流概率密度分布圖[1]

圖1為相同工藝參數(shù)下不同藥芯焊絲的電壓概率密度分布圖，這三種藥芯焊絲的電壓概率密度分布圖具有類似雙駝峰的形式，左邊的小駝峰的概率密度分布范圍的大小表示的是短路過渡行為，大駝峰的概率密度分布范圍則表示的是正常燃弧行為。但在細(xì)部的特征上如短路電壓和正常燃弧電壓的概率范圍上又有較大的差異。圖2為這三種藥芯焊絲的電流概率密度分布，左邊概率較高的部分表示正常燃弧時(shí)的電流的概率密度，中部較平緩的部分表示的是熔滴短路時(shí)產(chǎn)生的大電流的概率密度。焊接過程中熔滴短路越少，這部分就越低。

三、結(jié)論

1.將焊接過程中的電弧特性進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)，通過數(shù)據(jù)來評(píng)判某一種焊材的電弧特性和穩(wěn)定性以及熔敷金屬的過渡特性。通過焊接電參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和分析，避免了從前主觀評(píng)判的弊端，同時(shí)也加深了對焊接工藝的理解和控制。

2.焊材工藝性中加入電參數(shù)的分析和評(píng)判，可以對焊材進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)選，提高焊材與實(shí)際生產(chǎn)的匹配程度，進(jìn)而提高效率和降低成本。

焊接電參數(shù)的積累和理解也將是未來焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，焊接質(zhì)量監(jiān)測的核心。