交流MIG焊电弧稳定性控制

为解决直流ＭＩＧ焊电弧的磁偏吹问题，研制了交流ＭＩＧ焊电源。介绍针对交流ＭＩＧ焊的主要问题－电弧稳定性所开展的工作。前后采用４种弧过零点的控制方案，经过实验取得了与直流ＭＩＧ焊接近的电弧稳定性。指出交流ＭＩＧ电弧稳定性与换向前的电流，换向后的电压有密切关系。     

AC／DCRP交替MIG焊接方法的研究

介绍ＡＣ／ＤＣＲＰ交替ＭＩＧ焊接方法，它可以显著改善交流ＭＩＧ焊的焊缝成形，同时克服直流ＭＩＧ焊的电弧磁偏吹，利用这种方法还可进一步开发熔深控制功能。     

基于电弧光谱的钢熔化极惰性气体保护焊质量判识

通过对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)电弧光谱分布进行采集,研究其光谱分布的基本特征,并基于光谱分布的分析,通过预设干扰因素,对不同特征谱段光谱信号随焊接过程的变化进行采集,寻求MIG焊接质量在线光谱测控的理论依据和工程实现.研究结果表明,MIG焊电弧光谱在不同谱段存在金属谱线和Ar谱线聚集区.在不同弧长下的不同熔滴过渡形态,其光谱信号在特征谱段得到明显反映,电流变化引起的焊道变宽也有很好的特征信号;不同干扰因素引起的焊接缺陷,在焊接电弧光谱信号不同谱段的分布和变化规律不同,通过对特征谱段信息的采集,可以获得关于焊接过程信息的特征信号,从而实现对MIG焊接质量的分类判识.     

空心阴极真空电弧弧光光谱的研究

在水冷铜阳极的条件下，给出了空心阴极真空焊接电弧弧光光谱的频域及空间分布的测试结果，分析了不同电流情况下电弧的光谱特征，为空心阴极真空焊接电弧研究提出了方向。     

弯曲及折线焊缝的自动跟踪

应用高速圆周扫描的ＭＩＧ／ＭＡＧ电弧作为传感器，避免了传感器超前安装及易受电弧光热干扰的缺点，特别有利于弯曲或大角度转折焊缝的自动跟踪焊接。研制出仅需电弧本身作为传感器的低成本、高性能自动转弯跟踪焊接小车。其控制器采用１６位单片机和数字化的脉冲宽度ＰＩＤ调节原理与模糊控制原理。成功实现对转折角度达４３°的折线焊缝的自动跟踪焊接。     

开关型焊接电源及其电弧控制系统

就场效应管开关型焊接电源研制过程中的问题提出有效的解决办法，同时研制成功ＭＩＧ／ＭＡＧ电弧弧长闭环控制系统和随机脉冲稳弧控制方法，获得满意的工艺效果。     

开关型焊接的及其电弧控制系统

就场效应管开关型焊接电源研制过程中的问题提出有效的解决办法，同时研制成功ＭＩＧ／ＭＳＧ电弧弧长闭环控制系统和随机脉冲稳孤控制方法，获得满意的工艺效果。     

焊接电流影响GMAW双丝焊电弧等离子体的数值模拟研究

基于电磁学理论和流体力学理论,建立熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)双丝焊焊接电弧等离子体三维数学模型,利用流体力学软件Fluent对其进行求解。重点研究焊接电流对GMAW双丝焊电弧等离子体行为的影响规律,获得了电弧温度、电流密度、热通量、磁场分布等结果。研究发现,随着焊接电流的变化,电弧等离子体形状变化显著。随着焊接电流的增大,电弧最高温度和电弧偏转角随之增大,电流密度和工件表面热通量由双峰分布转变为单峰分布,并且热通量峰值随焊接电流的增大而增大。此外,随着焊接电流的增大,磁感应强度和磁场力随之最大,磁场分布由独立两个磁场向耦合磁场转变。为有效、定量地证明模拟结果准确性,开展焊接试验,利用高速摄像监测电弧行为,利用光谱测温测量电弧温度。结果表明模拟结果同试验结果吻合良好,研究结果为合理选择GMAW双丝焊焊接电流参数提供理论依据。     

熔滴过渡光谱传感与控制的研究

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源,电弧的各种物理过程都能在电弧光谱中体现,利用电弧光谱信息能很好地检测和控制脉冲焊熔滴过渡。对电弧光谱辐射情况和对光辐射和接收系统进行了深入的研究和分析,抛弃了一般特征光谱检测设备所必需采用的光谱仪和复杂的光路系统,选用干涉滤光片,选择光谱窗口,设计并制作小型光谱传感器。对喷射过渡过程进行了熔滴过渡检测,利用光谱信息实现了脉冲焊熔滴过渡精确控制为焊接过程精确控制提供了一种新的方法和手段。     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

声发射在焊接质量实时控制中的利用前景研究

焊接过程的声发射信号是焊接工件内部的一种信号。对ＴＩＧ焊，ＭＡＧ焊和ＣＯ２焊时声发射的特征进行了研究，发现工件的熔透情况，熔滴过渡的形式和稳定性与声发射特征有紧密联系；声发射的传播与焊接热源对中情况不同有明显区别。所以可用焊接过程的声发射波某些参数作为被控制量进行焊接质量的实时控制。为焊接质量控制提供了新的途径。成功地进行了利用声发射信号的焊缝跟踪控制。     

焊点对于汽车B立柱刚度影响的数值分析

汽车B柱是车身结构中非常重要的安全件,要求其具有很高的刚度,点焊是B柱组装过程中的必要工序,点焊焊点的间隔距离对汽车B立柱刚度也有着明显影响。本研究应用CATIA三维造型软件对国产某小型轿车的侧面碰撞关键部件B立柱进行了三维建模,并用大型通用有限元软件ABAQUS对其进行了碰撞计算分析,研究了焊点分布与间隔距离对B立柱结构刚度的影响。结果表明,B柱刚度随焊点间距的增加而降低,当焊点的间距为70mm左右时,汽车B立柱刚度表现较好,而焊点间距小于70mm时B柱刚度上升不明显,考虑到经济性及工艺可行性,B柱焊点间距应该控制在70mm左右。     

电弧声信号与铝合金MIG焊缝塌陷的相关性

针对铝合金MIG焊过程热积累作用强容易产生焊缝突然塌陷从而导致焊接过程失败的问题,建立电弧声信号传感系统并以焊接电弧声为研究对象,运用小波分析方法研究焊接电弧声信号与焊缝塌陷的相关性。研究表明电弧声信号的能量变化与焊缝塌陷有着明显的对应关系,电弧声总能量随着焊缝开始塌陷而增加,对电弧声进行小波分解发现不同频带有着不同的变化规律。研究结果为铝合金MIG焊实时焊接塌陷缺陷的检测提供一种新型有效的方法。     

镍基合金与奥氏体不锈钢间的焊接

分析了镍基合金(Incoloy 825)和奥氏体不锈钢(S30403)的可焊性,为满足焊接接头使用性能,选用相应的焊接方法和焊接材料,通过合理的焊接工艺避免焊接热裂纹的产生,保证了焊接品质。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

激光-电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光-钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的焊接,研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光"匙孔"行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数,对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明,激光"匙孔"和"匙孔"等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件,恰当的工艺参数可以使得激光"匙孔"维持稳定的开口状态,这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度,延长了镁等离子体的恢复时间,因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7.14倍和单独TIG电弧焊接效率的4.29倍。     

27SiMn焊接工艺的研究

27SiMn作为油缸制造的焊接母材,由于其焊接性能差,所以一直制约着油缸的焊接质量。为获得强度高,塑性、韧性好的优质27SiMn钢焊接接头,采用理论分析与试验研究相结合的方法,对该材料的焊接工艺进行了研究。研究结果表明,27SiMn的碳当量值大于0．4％,钢材淬硬性和焊接接头的冷裂纹敏感性强,要确保良好的焊接质量,必须采取焊前预热、控制层间温度、后热及焊后去应力退火等严格的焊接工艺措施。并经试验结果的验证,最终确定最佳焊接工艺,其焊缝满足了油缸焊接的关键技术要求。采用该焊接工艺对27SiMn钢进行焊接生产,可使焊接质量达到相应油缸的设计要求.     

INFLUENCE OF BLADES'''' STRESS STATE ON FRANCIS TURBINE RUNNER''''S INVALIDATION

Numerical simulation on Francis turbine runner's welding temperature field and welding tress field is carried out on the base of solving the problem of welding heat source's movement along any spatial routes and the problem of heat elimination between the complicated blade and air. The evolvement law of welding stress and the distribution of the stress field after welding are obtained. The results indicate that the peak value of the welding residual stress appears on the outlet edge of blade near the contact area between blade and band or blade and crown. Associated with the distribution of the runner's working stress, the invalidation reason of the Francis turbine runner is explained.     

活性剂等离子弧焊焊接电弧的特性

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究。研究结果表明：活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大。电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式。活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高。