CMT工艺的研究现状及发展.doc

CMT工艺的研究现状及发展CMT(Cold Metal Transfer) 是冷金属过渡焊接技术的缩写，冷金属过渡技术是Fronius公司在MIG／MAG2所示。它相对于传统的MIG/MAG焊接过程而言，电弧温度和熔滴温度确实比较“冷”。热输入量比一般的熔化焊方法要少得多，消除了飞溅产生的因素，并且容易实现自动化焊接。 图2 CMT熔滴过渡过程 2 CMT焊的特点 2.1 CMT焊同普通MIG/MAG焊有三个明显的不同: (1) 首次将送丝的运动同熔滴过渡过程相结合。使用CMT工艺，焊丝的送丝/回抽动作影响焊接过程。换句话说，熔滴的过渡过程是由送丝运动变化来控制的，焊丝的“前送-回抽“频率可高达到70次/s。整个焊接系统的闭环控制包含焊丝的运动的控制(图3)，而普通的MIG/MAG焊，送丝机系统都是独立的，并没有实现闭环控制。 图3 CMT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(图4)，大幅降低热输入量。 （3） 图5焊丝的运动 2.2 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，焊接变形小。。 (2) CMT焊弧长控制精确，电弧更稳定。普通MIG/MAG焊弧长控制是通过电压反馈方式，容易受到焊接速度改变和工件表面平整度的影响。而CMT方法则不然。电弧长度控制是机械方式的，它采用闭环控制和监测焊丝回抽长度，即电弧长度。在导电嘴离工件的距离或焊接速度改变情况下，电弧长度是一致的。其结果是CMT电弧更稳定，即使在焊接速度快的前提下， 同样不会出现断弧。 (3) 成形均匀一致，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，焊丝伸出长度改变时，焊接电流会增加或减少。而CMT焊焊丝伸出长度改变时，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(图6)。 （a）CMT钎焊 （b）脉冲MIG钎焊 图6 汽车用镀锌板的焊接 (4) 正做到无飞溅焊接和，就如前文所述，熔滴过渡过程中出现飞溅的因素被消除了，焊后清理工作量少。 (5) 有良好的搭桥能力，间隙装配要求低。 (6) 有更快的焊接速度。1 mm铝板对接可达到250 cm/min，CMT钎焊电镀锌板可达到150 cm/min。 3 CMT的应用 3.1材料 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。其主要用途有以下几方面： (1) 可进行薄板或超薄板的焊接(0.3~3 mm)，并且无需担心塌陷和烧穿; (2) 可用于电镀锌板或热镀锌板的无飞溅CMT钎焊; (3) 可用于钢与铝的异种金属连接。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可实现这样的异种金属连接，接头和外观都是100%合格。值得一提的是，fronius CMT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，也可实现短路电弧、喷射电弧和脉冲电弧。一套系统应用四种电弧方式，可同时满足不同焊接的需要 3.2系统 CMT系统的结构：前文已经提到，CMT绝对是一项新技术。基于这个原因，与其它数字化系统比较该系统拥有其独特之处。例如：为了实现CMT技术，所有设备被统一起来，并且彼此协调工作。 1.TPS3200/4000/5000CMT电源：全数字化微电脑处理器控制和全数字化GMA逆变电源 2．RCU5000i遥控器：全文本显示的遥控器，Q-控制功能的焊接参数监控，向导指引模式，系统化的菜单结构，人工管理功能。 3．FK4000R冷却系统：坚固可靠，确保了对机器人焊枪的最佳冷却效果。 4．机器人控制箱：适用于所有型号的机器人，不管机器人是通过数字信号，模拟信号或field-bus方式进行数据传输。 5．VR7000CMT 送丝机：数字化控制的送丝机，适用于所有普通的送丝管。 6．CMT Robacta 焊枪：全数字化控制的轻巧的机器人用焊枪。无传动装置，安装有高效的双向动力学传动马达，适宜精确的送丝和恒定的接触压力。 7．焊丝缓冲器：削弱了两个送丝系统对焊丝的冲击力，为焊丝在两个送丝系统之间提供了一个缓冲空间。该装置可以悬挂在一个平衡器上或固定在机器人手臂的第三节上。 4 CMT工艺国内外的研究现状α-Fe及ε-Cu组成。送丝速度较低时，界面结构为Fe3Si/