薄板TIG焊熔池谐振法熔透自适应控制

在直流电流上附加正弦波焊接电流,诱发熔池金属振荡,通过电弧电压检测熔池谐振信号,此谐振信号与熔池尺寸有良好对应关系。实验研究了影响熔池谐振信号产生的电弧因素,通过建立以直流变动电流电源、步进电弧、微计算机数据采集和反馈控制为主体的焊接熔透控制系统,实现了薄板对接焊缝熔宽的实时控制,获得良好焊缝成形。在有意识地改变外部影响因素条件下,取得了满意的自适应控制效果。     

变动电流作用下焊接熔池谐振现象的研究

本文在固定点 TIG 焊接电弧下,利用在直流焊接电流上叠加正弦波电流的方法,通过计算机对电弧电压变化量采样处理,对薄钢板焊接熔池在变动电流作用下产生的谐振现象做了初步实验研究,结果表明,熔池金属谐振频率与熔池尺寸之间有严格对应关系,利用此方法可以一定程度地解决薄钢板焊接熔透控制问题。     

窄间隙P-GMAW多信息融合侧壁熔合状态识别研究

窄间隙焊缝坡口间距小且焊道较深,摆动中心与焊缝中心偏差较大时,坡口两侧侧壁受热不良,易发生未熔合缺陷。为了及时了解窄间隙侧壁熔合情况,掌握侧壁内部焊接质量,本文提出了一种基于BP神经网络和D-S证据理论的多信息融合方法,预测侧壁熔合状态。对窄间隙焊接未熔合缺陷产生机制进行了分析,研究发现焊接电弧信号和熔池变化与侧壁成形质量存在密切关系,为此进行了一系列偏差实验,建立了电弧电信号和电弧熔池图像信号的实时采集系统,采用批量特征提取算法,提取了与侧壁熔合状态密切关联的峰值电流、峰值电压、电弧弧长、熔池长宽比、熔池面积和熔池周长等特征参量。采用BP算法训练神经网络,在此基础上通过D-S证据理论进行决策级融合。实验结果表明,该模型识别率可达96.667%,避免了神经网络识别时的误诊,获得了比单一传感信息更好的预测结果,提高了熔合状态识别的准确度和可靠度。     

直流电弧对工业硅埋弧炉内传热过程影响的数值模拟

为优化直流埋弧炉工业硅冶炼过程,建立二维轴对称等离子体电弧的磁流体动力学模型,运用有限元分析软件,计算得到了等离子体电弧的形态特征分布,并与已有的实验测量结果进行了比较。通过计算不同电流、弧长条件下电弧的温度、速度变化以及熔池表平面的热通量组成分布,分析了电弧的形态变化规律和电弧的传热方式,由此计算不同电流值、不同电弧弧长的条件时,电弧向阳极熔池表面传热的效率。结果表明:弧长越长,向熔池表面传热的效率越小;电流越大,向熔池表面传热的效率越高。基于结果分析,工业硅生产应采用长电弧低电流高电压的冶炼模式。     

焊剂片约束电弧焊接三明治板熔滴过渡与熔池波动研究

针对焊剂片约束电弧(FBCA)焊接高强钢三明治板熔池研究难点,采用侧边贴敷耐高温石英玻璃片方法,采集焊接动态过程信息,实现熔池边缘曲线的提取与特征参数的计算,研究不同参数下熔滴过渡模式及熔池边缘曲线波动情况,分析熔池振荡角与焊接稳定性及焊缝成形之间的关系。结果表明：不同参数下FBCA焊接存在短路过渡、粗滴过渡、排斥过渡、细滴过渡、射滴过渡、弧桥并存过渡六种过渡方式,对芯板内熔池边缘波动的影响依次减弱;随着熔池振荡角变化,熔池边缘曲线形状存在混合U形、深U形及浅U形,电弧燃烧稳定性依次增强;当焊接处于弧桥并存过渡模式、熔池边缘曲线为浅U形时,电弧稳定燃烧,电弧力作用均匀,焊接过程稳定,焊缝质量最好。     

焊枪倾角对熔池振荡的影响

本文利用焊枪倾角的办法,解决了快速焊接时,熔振荡信号的可靠提取问题。焊枪前倾可以有效的抑制熔池后拖现象。为了保证熔透熔池可靠的振荡,焊枪倾角θ与焊接速度 V_w 之间有一定的匹配区间,在此区间内焊枪倾角θ的变化,对熔池振荡特性没有影响,对接焊缝实验时发现,装配间隙和错边对焊接熔池振荡特性没有明显的影响。     

电子清管器发射机系统的改进研究

现有的以555芯片产生间断超低频(23 Hz左右)电磁脉冲的电子清管器发射机系统会带来频率漂移、各组振荡间的相位关系随机不恒定及静态功耗偏大的问题.为此利用89C2051编程产生间断的超低频脉冲信号,解决了频率漂移及振荡间的相位关系随机的问题.通过采取配置合适的晶振和电源电压措施,并在软件设计部分充分利用单片机休眠模式的低功耗特性,解决了功耗问题.经测试频率稳定在23 Hz±0.01 Hz,振荡间的相位关系恒定,有效工作时间由60h提高至100h.     

TC4合金等离子–MIG复合焊过程温度场的数值模拟

目的 研究TC4合金在等离子-MIG复合焊(Plasma–MIG Hybrid Welding)过程中的温度场特性,探究不同电弧功率对熔池形貌的影响。方法 进行了2组4 mm TC4合金板堆焊试验,根据实验结果提出了一种改进的复合热源模型并进行了相应的仿真分析。结果 仿真与实验获得的焊缝截面相吻合;等离子电流的增大使熔池尺寸增大且余高减小,等离子电弧功率的变化对熔池宽度的影响相对较小。结论 等离子–MIG复合电弧对工件的热作用非常集中,更易实现深熔焊、焊接效率更高;所提出的热源模型适用于TC4合金等离子–MIG复合焊温度场模拟。     

电弧加热流场测温信号干扰分析

在电弧加热器流场的试验测试中,采用热电偶对模型温度等参数进行测试时,通常会受到电弧电势的严重干扰.本文对电弧电压和噪声信号的频谱进行分析,确定了电弧电压的渡动噪声是热电偶电势信号产生干扰的主要干扰源.采用测试模型与电弧加热器喷管电气隔离并分别接地等措施,解决了信号干扰问题,这对热电偶在电弧加热类气动防热试验流场测试中的...     

等离子体雾化用等离子体发生器动静态特性研究

等离子体雾化法是当前球形金属粉末制备最具前景的方法之一,但由于其使用的关键等离子体发生器产生的射流不稳的问题,制约着金属粉末制备批次的稳定性。等离子体射流的不稳定性主要来源于电弧的大尺度分流,本文采用实验与信号分析的方法对电压信号进行时域、频域和时频分析来判断弧根的运动,揭示其动静态特性,以实现对等离子体发生器工作状态的实时监测。研究结果表明:反转电极等离子体发生器呈现上升型伏安特性,电压随电流的增大而增大,随着气流量的增大而升高;等离子体发生器在大电流情况下因产生了大尺度分流导致电压波动剧烈,大尺度分流造成的锯齿波状的信号为低频信号,频率在0.2到3Hz之间;采用短时傅里叶变换对电弧电压信号进行实时分析,可以准确地监测大尺度分流的产生,从而指导等离子体发生器工作参数的调整。     

新型微束等离子弧焊接电源的研制

鉴于高频电弧具有较强的自收缩作用及较好的电弧稳定性的特点 ,研制了调制型脉冲微束等离子弧电源 .本电源可通过对高频电流的低频脉冲调制调节电弧对焊缝的热输入 ,同时具有电弧能量密度大、主弧空载电压低及起始电流递增和熄弧电流递减等功能 ,适用于铜、钛、不锈钢等金属薄件、微细件的焊接 .     

等离子+缆式焊丝脉冲GMAW复合焊熔池流体行为研究

目的 研究等离子+缆式焊丝脉冲GMAW复合焊过程的熔池流体行为.方法 综合考虑传热学以及流体动力学,建立Fluent数值分析模型.使用双椭球–锥体热源模型代表等离子弧焊传热模型,用双椭球热源表征GMAW电弧传热并考虑熔滴传热,同时考虑熔池受到的电磁力、浮力、表面张力、等离子流力等作用力.基于Fluent软件,对复合焊过...     

Control of submerged arc weld penetration by radiographic means

The application of real-time radiography for in-process weld quality evaluation is discussed. The advantages of this technique are on-line testing of weld penetration and the possibility of using this information for welding current control. The experimental system developed includes the arc welding unit, the welding manipulator, the real-time X-ray machine and the videorecording and computerized image processing units. In this system welding current can be remotely controlled during weld observation. The experimental results are demonstrated for the submerged arc welding process. In this process the welding pool is covered by a thick layer of welding flux and is therefore optically invisible. By using computer data on the grey levels of the weld images and their histogram distributions, the three-dimensional shape of the submerged arc pool can be recognized, image-digitized and analysed in real time at the rate of 30 frames per second. The depth of the welding pool which characterizes the weld penetration is a very important characteristic of the weld quality. This characteristic can be measured in real time and used for weld tracking and welding current control.     

粗丝CO_2气体保护焊熔滴过渡与潜弧机理的研究

本文详细分析了粗丝CO_2气体保护潜弧焊熔滴过渡的特点和潜弧机理。潜弧状态可以分为三种类型:半潜弧(熔滴主要以较大的颗粒形式过渡)、临界潜弧(熔滴主要以较小颗粒的射滴形式过渡)和深潜弧(熔滴以细小射滴与射流混和形式过渡)。大电流、低电压、粗焊丝、反极性和氧化性气氛是形成潜弧过程的必要条件,其中电流是最重要的条件。潜弧后弧柱气氛改变,焊丝端部的弧根由集中形态扩展为覆盖整个端部形态,使得熔滴尺寸变得细小,熔滴过渡形式发生变化。采用临界潜弧区域的焊接规范参数施焊,飞溅小,工艺过程稳定,焊缝成形优良。     

Study on welding process and prosperities of AA5754 Al-alloy welded by double pulsed gas metal arc welding

In this paper, the effect of double pulsed gas metal arc welding (DP-GMAW) on metal droplet transfer, weld pool profile, weld bead geometry and weld joint mechanical properties of Al alloy AA5754 are presented. A high speed camera was utilized to reveal the metal transfer behavior and weld pool profile. A self-developed electrical signal acquire system was adopted to record the current waveform during welding process. The results indicated that the metal transfer, weld pool profile and weld bead geometry in DP-GMAW significantly differ with P-GMAW. The microstructure showed that grain size of the weld bead decreased with increasing of thermal pulse frequency, and the eutectic precipitates Mg₂Si were homogeneously distributed at fusion zone. The mechanical properties of welded joints were improved.     

激光-电弧复合焊热源相对位置对焊接接头组织与性能影响规律研究

采用20 mm厚EH36钢板堆焊试验研究了激光-电弧复合焊热源相对位置对焊缝宏观形貌、组织、元素烧损和性能的影响规律。结果表明,与电弧引导激光焊接相比,激光引导电弧焊接的焊缝熔深小、熔宽大、熔合比小、焊道对称性差、合金元素烧损率小、显微硬度相对较低;激光引导电弧焊接时,焊缝区晶粒向熔池表面中心生长、晶粒相对粗大,电弧引导激光焊接时,晶粒向着焊缝中心生长、晶粒相对细小,这主要是由于两种热源相对位置不同使得进入焊缝的总能量和熔池流动方向不同造成的。     

等离子弧焊接熔池和小孔形成过程数值分析

目的 研究等离子弧焊接穿孔过程中熔池内部的金属流动情况和小孔动态变化过程。方法 通过“传热-熔池流动-小孔”之间的相互耦合关系,建立了等离子弧焊接穿孔过程的数值分析模型,通过VOF方法追踪了小孔界面,采用FLOW-3D软件模拟了等离子弧焊接熔池和小孔的形成过程,定量计算了等离子弧焊接温度场、熔池流场及小孔形状;分析了等离子弧焊接熔池和小孔行为;并通过等离子弧焊接实验数据验证了模拟结果。结果 当焊接时间为0~1.0 s时,小孔深度曲线与熔深曲线几乎相同,小孔底部紧贴熔池底部;在2.8 s以后,小孔深度曲线与熔深曲线有一定距离,小孔深度曲线在一定范围内波动,等离子弧焊接电弧挖掘作用到达极限,电弧压力与其他力达到平衡状态。模拟的焊缝熔深为8.04 mm、熔宽为13.20 mm,实验测得的焊缝熔深为8.00 mm、熔宽为13.42 mm。结论 构建的随小孔动态变化的曲面热源模型和电弧压力模型可以描述等离子弧焊接过程中的电弧热-力分布;模拟出了等离子弧焊接熔池和小孔动态演变过程;模拟得到的等离子弧焊接焊缝形貌与实验测得的焊缝形貌基本吻合。