焊接电流、焊接电压与熔池形态关系

 5. 2焊接电流、焊接电压与熔池形态关系

焊接机器人为了分析研究焊接电流、焊接电压与熔池形态的关系，文章选取焊接电压为16V-18V，焊接电流为160A-180A，焊接机器人的姿态选择90。焊接，焊接的速度选择45cm/min，气体的流量选择20L/min，其余的焊接工艺参数如前文所选，保持不变。采集到的不同焊接电流与焊接电压下熔池的图像如下所示:

选择焊接试验以及在不同焊接电流与焊接电压下熔宽熔深的变化表如下:

为了更为清楚准确的研究分析焊接电流焊接电压与熔池形态的关系，文章分别作了不同在不同焊接电流焊接电压下，熔宽与熔深的变化轨迹、曲面以及立体图。如下:

图5-5 ( a)熔宽变化轨迹图中，X轴表是焊接电流，Y轴表示焊接电压，Z轴表示熔池宽。熔池宽随焊接电流焊接电压焊接变化曲面图如下:

图5-5 (c)熔宽变化立体图中，X轴代表焊接电流，Y轴代表焊接电压，Z轴代表熔池宽。在图5-5(a)中我们可以清楚的看到，随着焊接电流、焊接电压的增加，熔池的最大宽度也增大。熔池的宽在焊接电流为180A，焊接电压为18V之前的变化虽然都是一直增大，但是没有之后的变化趋势明显。在靠近点(200, 20)附近时，熔宽的增大幅度很明显，这说明要保证良好的焊缝成形，我

们不能选择过大的焊接电流与焊接电压。从5-5 (b)焊接熔宽变化曲面图中我们会发现，随着焊接电流焊接电压的增大，熔池宽的变化曲面变化显著。越靠近极限点(200, 20, 5. 42，熔池宽的曲面越陡峭，说明熔池宽的变化幅度越大。从5-5 ( c)熔宽变化立体图中我们可以看出，焊接电流与焊接电压相比较，焊接电压对熔池宽的影响更明显。图中陡峭的斜坡说明焊接电流与焊接电压同时增大时，熔宽也是不断增大的。当焊接电流焊接电压较大时，焊缝成形较差，整个焊接过程飞溅等影响因素相对严重，对图像采集造成一定的影响。但是当焊接电流和焊接电压同时较小的时候，又会造成焊缝熔合较差，也会导致焊接的质量不是很高。所以在选择焊接电流与焊接电压是一定要配合合适的选取，这样才能采集到清晰的熔池图像，以及保证良好的焊接质量。

焊接电流与焊接电压对熔池深影响的相应数据如表5-2中所示，不同焊接电流焊接电压下熔池深度变化的轨迹图、曲面图以及立体图如下所示:

图5-6熔深轨迹图中，X, Y, Z轴分别表示焊接电流、焊接电压与熔池深。熔池深在不同焊接电流焊接电压下的变化三维曲面图如下:

其5-6 (b熔深变化曲面图中，X, Y, Z轴分别表示焊接电流、焊接电压与熔池的深。熔池深随焊接电流焊接电压变化而变化的立体图如下所示:

焊接机器人熔深变化立体图5-6 (c)中X轴表示焊接电流，Y轴表示焊接电压，Z轴表示熔池深。从图5-6 (a)中我们很容易发现，随着焊接电压与焊接电流的增加，熔池的深逐渐增大，不同于熔宽改变的是在每一段焊接电流与焊接电压中，熔深的增大的趋势相对平缓。而不是在某一个焊接电流电压区域内急剧增加。

如图5-6 ( b)熔深变化曲面相对平滑，随着焊接电流与焊接电压的增大，熔池的深的增加趋势相对稳定。同时值得注意的是末端点(200, 20, 3. 98)，逐渐接近此点是，熔深的变化曲面相对较陡，也就是说接近此点时，随着焊接电流与焊接电压的增大，熔深的变化趋势相对明显。

在图5-6 (c)中我们发现，焊接电流对熔池深的影响程度略微的比焊接电压的影响程度要大些。随着焊接电流的增大，改变焊接电压时，它对熔池深的影响也越来越明显。而随着焊接电压的增大，焊接电流对熔池深的影响程度只是略微的增大。但是过大的焊接电压会导致焊缝成形质量较差，而且会使得整个焊接过程相对不稳定，焊缝会出现气孔等。与焊接电压相同过大的焊接电流会导致熔池图像采集相对困难。

在图5-4中不难看出，熔池图像在200A与20V时相对清楚。因此无论是焊接电流还是焊接电压，在选择上一定准确的配合其他工艺参数的选取，这样才能保证良好的焊接质量以及较好的采集熔池图像。