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（二〇一四年一月本科课程设计论文学校代码：10128学号：201020401045题目：CMT焊接波形检测分析学生姓名：####学院：材料科学与工程系别：材料成型及控制工程专业：材料成型及控制工程班级：123指导教师：###教授内蒙古工业大学本科课程设计论文摘要CMT（ColdMetalTransfer）冷金属过渡技术是福尼斯（Fronius）公司在MIG/MAG焊基础上开发的一种革新技术。CMT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的状态下进行。本试验采用FRONIUSTPS2700全数字化气体保护焊机，选用母材为3mm厚的1060铝合金，所用焊丝材料是牌号为1060铝合金焊丝，直径1.2mm，在保护气体为100%纯氩气，气体流量是10L/min下进行的实验。通过CMT焊机以及汉诺威焊接质量分析仪进行CMT输出波形检测，分析得出焊接电流、电压以及焊接速度对焊缝成形的影响。关键词：CMT、冷金属过渡、DSP处理器、TPS2700、汉诺威焊接质量分析仪AbstractCMT(ColdMetalTransfer)coldmetaltransfertechnologyisaninnovativetechnologyphonics(Fronius)inMIG/MAGweldingonthebasisofdevelopment.CMTwillwirethefirstmovementanddroplettransferprocessdigitizedcoordination.WhenthewelderisaDSPprocessortomonitorthedropletshort-circuitsignal,itwillsendbacktothewirebodyandhelpWithdrawingdropletoffthewire,sothatthedroplettransferwithalmostnocurrentstate.ThistestusesFRONIUSTPS2700fulldigitalgasprotectionwelder,thechoiceofthebasematerialis3mmthick1060aluminumalloywirematerialisusedforthe1060gradealuminumwirediameterof1.2mm,theprotectivegasis100%pureargongasflowiscarriedoutundertheexperimental10L/min.TheoutputwaveformdetectionconductedbyCMT,CMTweldingandweldqualityanalyzersHanover,weldingcurrentanalysisresults,theimpactofvoltageandweldingspeedonweldforming.Keywords:CMT,Coldmetaltransition,DSPprocessor,TPS2700,Hanoverweldingqualityanalyzer.内蒙古工业大学本科课程设计论文目录第一章CMT工作原理....................................................................................................................11.1CMT冷金属过渡技术原理....................................................................................................11.2CMT焊同普通MIG/MAG焊的比较.................................................................................21.3CMT应用前景........................................................................................................................4第二章实验设备及材料..................................................................................................................62.1试验系统及工艺条件.............................................................................................................62.2CMT焊机系统配置................................................................................................................62.3汉诺威焊接质量分析仪..........................................................................................................9第三章CMT焊接实验及波形分析..............................................................................................123.1CMT输出波形检测..............................................................................................................123.2焊接电流对焊缝成形的影响...............................................................................................123.3焊接速度对焊缝成形的影响...............................................................................................16第四章结论....................................................................................................................................19参考文献..........................................................................................................................................20内蒙古工业大学本科课程设计论文1第一章CMT工作原理1.1CMT冷金属过渡技术原理CMT冷金属过渡技术是在短路过渡基础上开发的，普通的短路过渡过程是：焊丝熔化形成熔滴→熔滴同熔池短路→短路桥爆断，短路时伴有大的电流（大的热输入量）和飞溅。而CMT过渡方式正好相反，在熔滴短路时，数字化电源输出电流几乎为零，同时焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落，如图1-1所示，从根本上消除了产生飞溅的因素。整个焊接过程实现“热-冷-热”交替转换，每秒钟转换达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。（a）电弧加热，向前送丝（b）熔滴短路，电弧熄灭（c）焊丝回抽，帮助熔滴脱落（d）送丝，重新加热图1-1CMT焊接过程内蒙古工业大学本科课程设计论文21.2CMT焊同普通MIG/MAG焊比较（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/回抽动作直接影响焊接过程。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（包括焊丝的运动）的运行均为闭环控制，如图2-1所示，而普通的MIG/MAG焊，送丝系统都是独立的，并没有实现闭环控制。图1-2CMT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焊接系统会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”交替的过程，如图2-2所示，大幅降低了热输入量。图1-3CMT过渡电流电压（3）焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落尽管熔滴过渡时电流非常低，熔滴的温度会迅速降低，但焊丝的机械式回抽运动就保证了熔滴的正常脱落，同时避免了普通短路过渡方式极易引起的飞溅，如图2-3所示：内蒙古工业大学本科课程设计论文3图1-4焊丝的运动（4）CMT焊弧长控制精确，电弧更稳定普通MIG/MAG焊弧长是通过电压反馈方式控制的，容易受到焊接速度变化和工件表面平整度的影响，而CMT方法则不然。CMT的电弧长度控制是机械式的，它采用闭环控制并监测焊丝回抽长度，即电弧长度。在干伸长或焊接速度改变的情况下，电弧长度也能保持一致。其结果就保证了CMT电弧的稳定性，即使在焊接速度极快的前提下,也不会出现断弧的情况。（5）CMT更低的热输入量,焊缝均匀一致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，不会导致焊接电流的变化，从而实现一致的熔深，加上弧长高度的稳定性，就能达到非常均匀一致的焊缝外观成形如图2-4所示图1-5（6）真正做到无飞溅焊接就如前文所述，熔滴过渡过程中出现飞溅的因素被消除了，焊后清理工作量小。（7）良好的搭桥能力,装配间隙要求降低内蒙古工业大学本科课程设计论文41mm板的搭接接头间隙允许达到1.5mm。(8)更快的焊接速度CMT过渡是电弧不停的燃烧、熄灭，每秒70多次的高频率，而且电弧每当重新引燃一次就修正一次电弧，保持电弧的稳定性，在干伸长或焊接速度改变的情况下，电弧长度也能保持一致。这样就保证了CMT电弧的稳定性，即使在焊接速度极快的前提下,也不会出现断弧的情况，1mm铝板对接可达到250cm/min，CMT钎焊电镀锌板可达到150cm/min。1.3CMT应用前景目前CMT技术广泛应用于汽车、家电、航空航天等行业。在工程机械行业，焊接以结构件中厚板和薄板件的焊接为主。结构件焊接追求高焊接效率，对焊接变形要求一般，通常以MAG焊和CO2气体保护焊为主。薄板件的焊接，如驾驶室、油箱、覆盖件等，逐渐摒弃以往的气体保护焊，转向汽车行业薄板件的加工模式，以冲压成型、电阻点焊为主，但是弧焊的工作量依然很大。在变形要求小、连接强度要求高、异种金属的焊接场合，CMT焊接工艺还是具有广阔的的应用前景。CMT技术的发展有三个技术基础第一个基础是钢和铝的焊接，Fronius的这个研究自从1991年以来一直在进行第二个与CMT技术开发过程有关的就是Fronius在1997年开发的SFI(无飞溅)引弧技术这为CMT技术打了一个良好的基础终于，1999年Fronius应于灯基座的需要开发了微焊接技术这就是CMT实际诞生的三个技术基础如上所述，欧洲中心奥地利的福尼斯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/MA