超薄板CP冷焊技术及工艺

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前言：随着工业的飞速发展，越来越多的薄板应用到各行各业中。各生产厂家也迫切的需要一款可靠的焊接电源，来解决在生产过程中薄板焊接的问题,提高生产率。由于薄板焊接对母材的热输入有严格的控制，因此对焊接电源也有严格的要求。既要保证到焊接过程中的稳定，形成优质美观的焊缝。同时对母材要降低热输入，减少热变形。德国CLOOS公司于2002年成功开发出了世界第一台变极性MIG/MAG焊机GLC353QUINTO CP，彻底解决了薄板焊接的问题。

1变极性MIG/MAG焊接技术

直流正极性的脉冲MIG/MAG焊，电弧稳定，焊缝熔深大，焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌，容易产生咬边等焊接缺陷。直流负极性的MIG/MAG焊，电弧沿焊丝上爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，容易出现融合不良、凸焊道等焊接缺陷。变极性脉冲MIG/MAG焊，焊丝为正极性时控制焊丝熔化及熔滴过渡，焊丝为负极性时电弧沿焊丝上爬促进焊丝熔化及减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深，形成浅熔深的特性，焊接薄板具有独特优势。

变极性MIG/MAG焊是由焊丝为正极性时间及焊丝为负极性时间构成。控制熔滴在焊丝为正极性半波时间内过渡，以脉冲电流控制熔滴过渡。焊丝为负极性的主要作用是降低电弧输入熔池的热量及降低电弧对熔池的压力，并且提高焊丝的熔化速度，提高熔敷速度。这样控制变极性脉冲MIG/MAG焊，获得了稳定的焊接电弧及熔滴过渡过渡过程。

GLC353QUINTO CP利用特有的电流波形，通过调整负极基值的参数对焊接过程中的热输入进行严格的控制，保证到最佳的焊接效果。在实际焊接中表明：增加负极基值的时间可以显著提高焊丝的熔敷率，提高焊接速度，减少热输入。

特殊的电流波形保证了良好的间隙填充覆盖能力和优良的焊接效果，在正极性母材处于清理阶段，对母材的热输入受控制，在脉冲相时熔滴无飞溅过度到母材，在负极性时电弧围绕焊丝端部，热输入给焊丝，焊接熔池处于冷却状态。

减少热输入和最小的焊接变形，使CP工艺尤其适用于焊接高张力板材，不锈钢，镀层板，铝合金和MIG钎焊。

CP冷焊工艺的优点：

1)很高的焊接速度——提高生产效率。
2)较强的间隙覆盖填充能力——在公差较大的工件焊接时仍可保证很高的焊缝优点，不用成本较高的机加工。
3)对母材热输入很低——在焊接和钎焊热敏感材料时具有更加的效果；极小的工件变形，减少了由于较高温度差在焊缝区出现裂纹倾向。
4)更小的飞溅——不需要重新清理。
5)可使用更大直径的焊丝——送丝更加稳定，降低焊接成本，提高生产效率。

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图1 焊丝正负极交替图

a)非脉冲CP冷焊工艺

非脉冲冷焊工艺电弧燃烧在短弧区域，此时除了设定正常的MIG/MAG参数外，还需要设定负极时间和负极电压。一般情况下，负极时间越长和负极电压越高，从电弧供给焊丝的热量越多。当负极时间减少到零时冷焊工艺就变成了正常短弧焊接工艺。

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图2 非脉冲冷焊工艺负极时间和负极电压设置界面

图3 非脉冲冷焊工艺熔滴过渡和电流电压波形

b)脉冲冷焊工艺

在脉冲熔化极气体保护冷焊工艺时，除设定脉冲参数外，还要设定冷焊参数，共有7个：

1） 正脉冲后处理时间
2） 负极脉冲时间
3） 负极脉冲电压
4） 负极基值时间
5） 负极基值电流
6） 负极后脉冲时间
7） 负极后脉冲电流

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图4 脉冲冷焊工艺负极参数设置界面

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图5 脉冲冷焊工艺熔滴过渡和电流电压波形

2 cp焊机

GLC353QUINTO CP焊机是一款多功能次极逆变的数字化焊机，具有良好的可靠性和稳定性，集多种焊接工艺于一体。可实现MIG/MAG、脉冲MIG/MAG、MIG电弧钎焊、TANDEM双丝焊、手工电弧焊和CP冷焊等工艺，其特点如下：

1）大屏幕高清晰度液晶显示，电脑化操作界面
2）大量的储存，可容20000条焊接参数
3）在线和离线焊接参数编辑，可在磁盘、电脑间尽情共享WORD文档
4）集多种工艺于一体，可实现MIG/MAG、脉冲MIG/MAG、MIG电弧钎焊、TANDEM双丝焊、手工电弧焊和CP冷焊等工艺。
5）内置焊接专家系统，实现一元化调节
6）全部焊接参数可调，充分发挥使用者的经验和智慧
7）CLOOS独有的U/I和I/I脉冲电流调节方式
8）可焊接各种金属材料
9）特殊的铝合金和镀层板的焊接工艺
10）更广的焊丝直径范围0.6-2.4mm
11) 更准确的焊接电流
12）各种数字接口，易于焊接控制和自动化，可控制外围设备
13）可连接网络，崭新的管理模式
14）强大的质量监控和学习帮助功能
15）2mm以下超薄板的焊接
16）Aluplus功能，应用双脉冲焊接钢等材料
17）对各种材料均可进行可靠的无飞溅起弧

GLC353QUINTO CP焊机CP工艺是完全靠先进的数字化控制技术对焊接电流、电压波形进行变极性控制、交流输出，正负半波波形任意设定，没有任何机械控制成份（如机械抽丝）存在，其标准配置如下：

1）GLC 353 QUINTO CP焊接电源
2）CK118送丝机（四轮送丝）
3）连接电缆（5M）（长度可选）
4）水冷MIG/MAG焊枪（长度可选）
5）地线（3M）
6）焊钢送丝组件（1.2mm）

3 CP冷焊工艺的应用

CP冷焊工艺从2002年问世以来在各行各业中越来越多的得到认可，它几乎应用到所有的金属材料中。

a)钢板

在汽车和其它工业中越来越多的采 用高强钢板，来降低生产成本和提高产品质量。对高强钢材料的焊接尽可能的采取热输入量低的焊接工艺。CP冷焊与传统的MIG/MAG脉冲弧焊工艺相比，MAG CP技术显著的降低熔滴频率-采用最佳的熔滴过渡，因此显著减少热输入。

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图6 CP冷焊钢板焊接图片

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b)不锈钢

在现代工业中，不锈钢材料的应用已经越来越广泛，像容器制造业、造船业、食品机械工业和制管行业等等。但是不锈钢的焊接问题也一直困扰着焊接工作者，如何控制热变形，减少工件表面颜色的改变，如何提高焊接速度都是不锈钢焊接的问题。CP冷焊工艺很好的解决了这一些问题，不仅提高了焊接速度，还显著地改善了热输入，减少了工件表面颜色的改变和热变形。

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图7 CP冷焊不锈钢焊接图片

C） 镀层板

通过对钢板镀或渗上一层防腐材料（镀锌或渗铝）来防锈既高效又经济。带镀层的板材广泛应用在汽车、建筑、家具和通风行业。在焊接带镀层的板材的时候对镀层的保护相当重要，而CP冷焊技术正好满足这一需要：当使用MIG CP 钎焊时，通过采用合适的参数可以在达到最佳的润湿效果的同时不破坏保护层。

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图8CP冷焊镀层板焊接图片

d） 铝合金

近几年铝合金的使用在大幅度的增长，在焊接铝合金时需考虑下面的因素：对母材较低可控的热输入；有效的去除氧化膜。CP冷焊技术允许人们对输入到焊丝或输入到母材的热量进行精确的控制。特别是当使用1.2mm或1.6mm焊丝时，有良好的搭桥能力，减少热输入的同时明显。

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图9CP冷焊焊接铝合金图片

综上所述，CP冷焊工艺做为一种熔化极气体护焊，利用特有的波形，正负极在焊丝上不停的交替变换，极大的降低了对母材的热输入，使母材的热变形降到了最小，是焊接薄板比较理想的工艺。地提高焊接速度。