SAF2507超级双相不锈钢CMT+P熔滴过渡特性

采用焊接电信号采集系统与高速摄像系统对SAF2507超级双相不锈钢CMT + P(冷金属过渡 + 脉冲)熔滴过渡过程进行观测研究. 分析了CMT与CMT + P过程在不同送丝速度WFS下的熔滴过渡行为、波形变化机理与能量输入特征,揭示了CMT + P熔滴过渡特性. 结果表明:CMT + P实际波形图与理论上有多处不同;熔滴形状与尺寸、过渡形式、熔池的波动状态、焊丝端部到工件的距离及飞溅等都能影响电压的波动,电压波形图可以用来指导分析熔滴过渡行为;脉冲阶段对热输入起主要影响作用,调节脉冲峰值电流、脉冲基值电流、脉冲个数,可实现热输入的控制.     

CMT电弧增材制造Inconel 718高温合金成形工艺研究

Inconel 718高温合金具有组织稳定、抗热腐蚀、高温下强度高的特点,可以应用于高温、复杂应力等苛刻环境。文中以CMT电弧增材制造技术为研究对象,以Inconel 718高温合金为成形材料,探索工艺参数影响成形形貌的内在机理,采取电流电压信号采集、高速CCD拍摄熔滴过渡行为的方法,通过控制变量法研究不同工艺参数下的熔滴过渡行为,在此基础上分析工艺参数对单层焊道成形的影响。研究发现：较大的送丝速度成形质量更好,且利于搭接,同时伴随着大量的飞溅;当焊丝伸出长为10 mm时,可获得最小的单道熔宽;对单层单道熔覆层成形影响的大小顺序为送丝速度大于焊丝伸出长。     

送丝速度对电弧增材熔池流动及焊道成形影响的数值模拟

通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态，分析了送丝速度对焊道形貌的影响.结果表明，当送丝速度较小时，基板接受的电弧热较多，熔池的熔深较深且流动性较强，成形焊道较宽且高度较低；随着送丝速度的增大，熔融金属向上堆积，熔池体积增加，送丝速度达到一定值时，电磁力与表面张力达到动态平衡，熔深与焊道高度接近；当送丝速度较大时，液态金属对流减弱，熔深较浅，在表面张力的作用下，熔池边缘收缩导致焊道隆起.模拟与试验结果吻合较好，研究结果可以为GTAW电弧增材技术的工艺参数调控提供理论依据.     

双丝焊协同模式电弧特性研究

利用高速摄像、电信号采集系统记录了Fornius CMT TWIN设备四种协同模式下焊接5083铝合金时双丝焊接电流电压波形和熔滴过渡过程,并分析了电流电压波形的特征、弧长变化规律和熔滴过渡方式。结果表明,双脉冲模式时,前后丝脉冲段时间一致,脉冲频率主要由维弧段时间决定,熔滴过渡以射滴过渡为主;双CMT模式时,前丝由较长时间的类脉冲波段和较短时间的类CMT波段组成,熔滴过渡分别为射流过渡和短路过渡,后丝完全以CMT方式过渡,熔滴过渡以短路过渡为主;前丝脉冲+后丝CMT或前丝CMT+后丝脉冲混合模式中,CMT波形未发生变化,而脉冲波形的电流和电压产生波动。电流电压变化和熔滴过渡是造成弧长变化的重要影响因素。前丝脉冲模式时焊缝熔深和熔宽大,而后丝CMT模式时焊缝余高大。     

基于冷金属过渡的电弧增材制造钛合金螺旋桨成形机理及组织性能

通过对基于冷金属过渡(CMT)的电弧增材制造成形过程中电弧形态、电流电压同步信号和熔池形貌的同步检测分析,研究了电弧不同阶段的熔滴过渡形式和熔池金属的受力状态,探明了悬垂结构成形过程中的熔池金属的受力机制,实现了钛合金螺旋桨的成形,并分析成形后的组织性能。研究结果表明,通过对CMT电弧热输入和电弧力的精细控制,能够在无支撑条件下实现螺旋桨叶片的快速成形,同时获得良好的力学性能。在本研究条件下,钛合金CMT增材制造过程中熔滴过渡主要以短路过渡的形式进行,降低基值和短路阶段的焊接电流能够增加悬垂结构倾角,且当I基值/I峰值小于0.3时,钛合金螺旋桨最大倾角达到53.26°。基于优化后的工艺成形船用Ti6321合金,内部组织致密且无贯穿式的粗大柱状晶,力学性能达到同级别锻件标准,水平方向和竖直方向的各向异性不明显。     

送丝方式对步进填丝双脉冲TIG电弧增材成形精度的影响

针对电弧增材制造热质传输强耦合、成形尺寸精度低等共性关键问题,提出一种步进填丝双脉冲钨极氩弧(tungsten inert gas,TIG)电弧增材制造方法. 基于此方法建立增材成形试验系统,开展系列变化参数的直壁墙增材工艺试验. 利用同步采集的熔滴、熔池动态变化图像数据重点研究分析了送丝方式对焊丝熔化、熔滴过渡、熔池行为和成形尺寸精度的影响规律. 结果表明,前、后送丝方式下熔滴均以液桥过渡方式熔入到熔池;相比前送丝增材过程,后送丝方式下焊丝熔化效率和熔滴过渡频率明显增加,熔滴尺寸变小,熔池表面高度和宽度尺寸波动均减小;高频脉冲电弧使熔池体积略微增加,热稳定性明显增强,直壁墙沉积件成形精度明显提高.     

交流CMT动态电弧特征及熔滴过渡行为分析

为了研究交流CMT焊接过程中的电弧形态及熔滴过渡过程,采用高速摄像技术结合焊接电参数采集系统,拍摄了清晰的交流CMT电弧及熔滴图像,同步采集了电参数的波形数据,将二者结合起来分析.结果表明,交流CMT电弧经历燃弧-形成熔滴-熄弧过程;正极性阶段焊丝端头电弧集中,工件表面电弧发散,形成"钟罩"形电弧;负极性阶段电弧有"上爬"现象,该现象会加速焊丝熔化;熔滴过渡经历冷-热-冷的转换,无缩颈形成;负极性阶段的焊丝熔化速度相对较快,熔滴过渡周期小于正极性阶段,熔滴直径比正极性阶段的略大.     

CMT电弧特性对5A56铝合金增材制造构件组织与性能的影响

为了研究CMT电弧特性对铝合金增材制造构件组织与性能的影响,采用CMT、CMT-VP及CMT-P三种电弧形式分别对5A56铝合金进行电弧增材制造.通过高速摄像同步采集系统分析增材制造中的电弧形态及熔滴过渡过程进行跟踪,研究电弧特性对铝合金增材制造构件微观组织与力学性能的影响.试验结果表明:电弧特性对电弧行为和熔滴过渡都产生影响,CMT-VP电弧的EN阶段电弧形态发生变化,弧根上爬包裹熔滴,极区热量使焊丝熔化量增加;CMT-P中脉冲阶段电弧电压和电流都处于峰值且电流峰值较高,导致电弧力较大,熔滴过渡呈滴状,熔池振荡;在焊接电流与熔敷速度相同情况下电弧的线能量大小为CMT-P>CMT>CMT-VP,较低的热输入量使得CMT-VP电弧下薄壁试样的晶粒尺寸最小,组织分布较为均匀,且CMT-VP电弧下试样的力学性能更为优异,硬度均值最高,达到86.01 HV,横向与纵向抗拉强度均最大,分别为344.68?MPa和324.61?MPa,其延伸率分别为30.33％和21.04％.而CMT-P电弧的热输入最大,易形成粗晶组织,力学性能较差.     

珠海科盈——CMT技术使不可能变为可能

概述 许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入，为了避免熔滴穿透，实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接，就必须降低热输入量。而CMT技术实现了这种可能。在应用CMT技术的焊接过程中必须理解“冷”这个概念。它相对于传统的MIG／MAG焊接过程而言，电弧温度和熔滴温度确实比较“冷”。它的特点是冷热循环交替。福尼斯公司通过协调送丝监控和过程控制实现了焊接过程中“冷”和“热”的交替。     

CMT冷金属过渡焊接技术动态研究

许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入。为了避免熔滴穿透,实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接,就必须减小热输入。CMT冷金属过渡技术第一次将送丝与熔滴过渡过程进行数字化协调,实现了焊接机器人在MIG/MAG焊接中的无飞溅焊接、0.3 mm超薄板的钎焊以及异种金属的焊接等。文中介绍了CMT冷金属过渡技术以及变极性、高效双丝CMT的工艺过程。综述了国内外学者对CMT工艺研究及其在超薄板、钢/铝焊接的应用成果。     

不同CMT工艺2014-T6焊缝成形及气孔分析

分别采用3种不同的冷金属过渡(CMT)焊接工艺进行2014-T6铝合金平板堆焊成形,研究不同CMT工艺对铝合金焊缝成形特征及气孔的影响. 结果表明,保持送丝速度7.5 m/min、电弧长度和保护气体纯Ar流量25L/min不变,2014-T6铝合金常规CMT焊缝具有明显的指状熔深特征,焊缝气孔缺陷严重且呈全焊缝分布特征;脉冲CMT(CMT-P)焊缝的指状熔深特征减缓,气孔显著减少,焊接速度0.6 m/min时焊缝基本无气孔;变极性复合脉冲CMT(CMT-PADV)焊缝熔深仅约0.4 mm,成形呈显著球形特征,气孔明显减少,焊接速度0.4 m/min时基本无气孔.     

冷金属过渡焊接技术的电弧行为与焊缝成形关系的研究

详细研究冷金属过渡技术在焊接过程中的电弧行为及其对焊缝成形的影响,并分析其微观机理,通过综合精密控制焊接电压、焊接电流、送丝与回丝速度等焊接参数,研究焊接电弧的微观行为,实现了熔滴过渡物理行为与焊接参数的完美结合,为获得焊缝的优质连接与成形提供了理论基础,满足了车身薄板覆盖件设计与焊接要求,对于MIG焊方法的丰富与发展具有重要的理论与实际工程应用价值。     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

CMT焊接S32101双相不锈钢电弧稳定性研究

将焊接电弧电压差异系数的倒数作为评价电弧稳定性的指标,采用冷金属过渡(Cold Metal Transfer, CMT)电弧在S32101双相不锈钢板上进行平板堆焊试验,基于曲面响应法分析了不同焊接工艺参数(送丝速度、焊接速度、保护气体流量)及其交互作用对电弧稳定性的影响。研究结果表明,在焊接工艺参数范围内,电弧稳定性随送丝速度的增大先减小后增大,随保护气体流量的增大先缓慢增大后趋于平稳,焊接速度的增大对电弧稳定性影响不大;送丝速度对电弧稳定性的影响最明显,高送丝速度有助于提高电弧稳定性;在高送丝速度时,焊接速度和保护气体流量都有较宽的参数选择区间。     

CMT技术使不可能变为可能

许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入，为了避免熔滴穿透，实现无飞溅熔滴过渡和良好的）台金连接。就必须降低热输入量。而CMT技术实现了这种可能。在应用CMT技术的焊接过程中必须理解“冷”这个概念。它相对于传统的MIG／MAG焊接过程而言，电弧温度和熔滴温度确实比较“冷”。它的特点是冷热循环交替。福尼斯公司通过协调送丝监控和过程控制实现了焊接过程中“冷”和“热”的交替。从而实现焊接机器入在MIG／MAG焊接中的无飞溅焊接以及钎焊0．3mm超薄板。     

超薄板MIG/MAG焊--CMT冷金属过渡技术

Fronius公司CMT（Cold Metal Transfer）冷金属过渡技术是在MIG／MAG焊基础上开发的一种革新技术．第一次将送丝运动与熔漓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,并回抽焊丝帮助溶滴脱落。使熔滴过渡在几乎无电流的状态下进行。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。实现0．3mm以上薄板的无飞溅、离质量MIG／MAG熔焊和MIG钎焊。更值得一提的是使用此种工艺还可进行只有激光和电了束才可实现的钢与铝的异种焊接。     

4043铝合金冷金属过渡薄壁构件电弧快速成形

为研究4043铝合金在冷金属过渡下的电弧快速成形，搭建了电弧快速成形系统，获得了4043铝合金薄壁电弧快速成形构件. 结果表明，通过控制起弧和收弧的电流百分比，可以控制电弧成形的能量分布，解决了薄壁构件成形时起弧的驼峰和收弧的塌陷问题. 总结了4043铝合金冷金属过渡电弧快速成形中焊接速度与送丝速度对成形效果的影响. 最后根据合适的工艺参数，对成形良好的构件的微观组织进行了观察和力学性能进行了测试分析. 得出了通过调节参数和优化路径，可以较好的控制单道薄壁成形样件的尺寸精度，获得优异成形试样的结论.     

双丝脉冲MAG焊两种电流相位关系的焊接行为分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下高速脉冲双丝MAG焊接过程的电信号,并对焊接过程中的熔滴过渡方式以及电弧形态进行了高速摄像观察.结果表明,前丝、后丝脉冲电流交替变化时,前丝、后丝电弧形态分别为单丝工作时的钟罩形,显示前后丝电弧间基本没有影响;当前丝、后丝脉冲电流同步变化时,前后丝电弧合并为一个寿桃形电弧,分析指出前后丝电弧形态彼此间的吸引力是造成电弧形态合并的根本原因.不同脉冲电流频率下的焊缝显示,双丝脉冲MAG焊接过程中,前丝、后丝脉冲电流同步变化时,焊缝成形较好,但焊接过程声音较大并伴随较大烟尘;前丝、后丝脉冲电流交替变化时,焊缝成形一般,焊接过程声音柔和且产生较少烟尘.     

基于多任务结构网络的冷金属过渡焊熔滴轮廓定位与提取

针对冷金属过渡焊（CMT）熔滴轮廓特征，联合目标检测和图像分割算法设计了多任务结构网络，以监视熔滴方位并提取出精确的外轮廓，实现对CMT熔滴过渡过程的图像信息数据化，从而反映CMT送丝过程的熔滴行为。将高速摄像机拍摄的原图像直接输入网络，R-Net实现对熔滴位置的定位，此过程精度可达到97.31%，并在此基础上直接生成初步掩码。多任务结构网络主体部分对初步掩码进行精细化处理并结合初步分割的前景图，可实现对熔滴轮廓的提取，轮廓拟合精度可达98.8%。此外，利用以上所设计的网络，可得到CMT完整焊接周期内熔滴形貌的变化，实现对CMT熔滴过渡过程的可视化和数据化。     

脉冲TCGMAW电流占空比对熔滴过渡和焊缝成形的影响

基于建立的熔滴过渡高速摄像分析系统,对高速脉冲TCGMAW在脉冲电流占空比变化下的熔滴过渡过程进行观察分析,并就脉冲电流占空比变化对熔滴过渡和焊缝成形质量的影响进行了研究。试验结果表明,在所用焊接规范下,当脉冲电流占空比较小时,焊丝熔化速度不能与送丝速度匹配,熔滴过渡方式表现为短路过渡形式,焊缝成形较差,甚至出现断弧、焊不起来的情况;随着脉冲电流占空比的提高,焊丝熔化能量加大,熔滴过渡方式逐渐过渡到射滴过渡和射流过渡,电弧电压的波动范围变小,焊缝成形良好。