24、焊接与复合材料性能研究：PCGMAW焊接及MWCNT增强GFRP复合材料分析

焊接与复合材料性能研究：PCGMAW焊接及MWCNT增强GFRP复合材料分析

1. PCGMAW焊接中沉积特性对焊缝质量的影响

在焊接领域，焊缝质量至关重要，它涵盖了接头的机械和冶金特性。特别是在厚截面焊接中，沉积特性对焊缝质量起着关键作用。这些沉积特性包括熔合面积（AF）、焊缝熔敷面积（AW）、熔敷形状系数（FF）、单位质量焊缝熔敷的母材熔合分数（FBMF）、稀释率（DL）和焊道趾角（BTA）。

1.1 焊接工艺背景

随着工件厚度的增加和新材料的应用，多道焊接变得必不可少。常见的熔焊工艺，如SMAW、GTAW和SAW，各自存在一些问题。而GMAW工艺采用喷射过渡模式可以克服这些问题，但在较高焊接电流和高能量输入下会降低焊缝质量。脉冲电流气体保护金属极电弧焊（PCGMAW）则通过在高低电流之间脉动，降低了有效电流和能量输入，同时更好地控制了热分布。

PCGMAW工艺引入了额外的参数，如脉冲电流（Ip）、基值电流（Ib）、脉冲时间（tp）和脉冲频率（f）。这些参数的正确选择对于获得高质量焊缝至关重要，但参数的组合十分复杂。为了简化参数选择，引入了参数φ：
[
\varphi = \frac{Ib}{Ip \times f \times tb}
]
其中，(tb = \frac{1}{f - tp}) 为基值电流持续时间。此外，热输入（(\Omega)）、电弧电压（V）、焊接速度（S）、焊缝等温线和金属转移行为也会影响焊缝质量。

1.2 实验过程

实验采用GMAW和PCGMAW对16mm厚的高强度低合金钢（HSLA）钢板进行焊接，使用1.2mm直径的填充焊丝。焊接采用反极性，并