焊剂带控制超窄间隙坡口内电弧加热区域的机制

在超窄间隙焊接中,焊剂带约束电弧可解决间隙侧壁尤其是间隙根部的熔合问题.采用不同厚度的焊剂带在宽度为5 mm的Ⅰ型坡口中进行超窄间隙焊接,发现送带速度增大,电弧对侧壁的加热高度逐渐减小,而对坡口根部的加热趋势逐渐增大.在合适的送带速度范围内,能够保证间隙侧壁和底部的均匀熔合,且与焊丝填充量合理匹配可得到成形良好的焊道.提高焊接电压,对应形成良好焊道所匹配的送带速度增大;使用较厚的焊剂带时,所匹配的送带速度减小.     

窄间隙TIG焊电弧特性调控技术及进展

结合窄间隙TIG焊接的电弧特性及应用背景,综述了近年来窄间隙TIG焊接电弧特性调控技术的发展现状。针对窄间隙TIG焊接过程中因坡口较窄引起电弧电流分布不均匀,导致侧壁底角熔合不良的问题,介绍了目前窄间隙TIG焊电弧调控的几类方法,均能有效控制电弧形态,增加底角电弧电流密度,使侧壁底角处熔合良好。     

新型摆动电弧窄间隙GMAW焊缝成形研究

研究开发了一种新型摆动电弧窄间隙GMAW焊接系统,该系统通过控制电弧在窄间隙坡口内横向摆动从而增强对侧壁金属的直接热输入,改善侧壁熔合.结合试验,探讨了电弧摆动、热输入以及焊接速度对焊缝成形的影响,结果表明,采取合适的焊接工艺可以得到表面下凹、侧壁熔合良好的焊缝,同时提高了焊接效率.     

铸钢接管超窄间隙横向焊工艺试验

焊剂带约束电弧超窄间隙水平位置的焊接虽做了很多工艺方面的研究,并取得了一定的成果,但此方法横向焊只做了初步研究。文中针对铸钢接管横焊的要求设计了焊剂带约束电弧超窄间隙横向焊装置,将这种焊接装置应用于铸钢接管进行工艺试验,研究了焊接工艺参数对坡口侧壁根部熔合的影响,对铸钢接管焊接接头的显微组织及显微硬度进行分析。结果表明,超窄间隙横向焊过程中电弧电压控制坡口上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度共同决定了焊丝的熔化量,过大过小都会使侧壁熔合不良;利用超窄间隙焊热输入小的优势,防止焊接接头组织软化。     

窄间隙电弧摆动焊接方法研究现状

窄间隙焊接是一种高效节能的焊接技术,在工业上有着广泛的应用前景。但其侧壁熔合不良问题一直未有效解决,目前主要通过摆动电弧来改善侧壁熔合。介绍了现今研究的几种摆动电弧窄间隙焊方法,并对其优缺点进行了分析。     

焊剂带约束电弧在超窄间隙焊接中的加热特性

利用焊剂带约束的电弧进行超窄间隙焊接,通过测量不同焊接参数下的焊缝截面相关尺寸,并根据截面尺寸的变化规律分析了受约束电弧的加热特性.结果表明,对超窄间隙中的电弧加以有效约束,有利于防止电弧攀升,并能保证两侧壁可靠熔合;电弧形态是决定侧壁熔合的主要因素,增加焊接电流或送带速度,可使电弧的加热位置下移,电弧直接加热侧壁的高度减小,以至电弧能量密度提高,更有利于电弧对侧壁根部的加热;增加电弧电压,可使阴极斑点的活动范围增加,有利于增强弧柱和阴极斑点对侧壁根部的加热效果;电弧电压、焊接电流和送带速度三者间的合理匹配,有利于获得合适的电弧形态,使电弧在间隙的三个方向有效加热.     

窄间隙GMAW的研究进展

综述了窄间隙GMAW方法的研究进展,并分析了各种方法的优缺点.横向摆动电弧、高速旋转电弧、双丝焊和超窄间隙焊4类方式都可以在较小的焊接规范下,保证侧壁熔合,改善焊缝成形,防止焊接裂纹.其中波浪式焊丝摆动电弧和双丝焊两种方法对焊接电源没有特殊要求,弯丝工艺简单可靠,规范区间较宽,最适合于实际应用.高速旋转电弧方法由于焊炬的磨损较大,不能长时间连续焊接而使其实用性受到影响.超窄间隙焊对电源和装配精度要求较高,随着焊缝跟踪技术的进一步发展,将具有很好的应用前景.     

钨极焊接电弧在窄间隙中的电场分布

本文对于窄间隙中钨极焊接电弧的行为进行了理论研究,建立了弧柱中电场分布的数学模型,并得到了实验证明。研究结果表明,焊接电弧由于受到间隙侧壁的限制,不再处于自由燃烧状态,它的电场分布发生改变,有一定量的焊接电流流向侧壁,但是在底板与侧壁的交角处电流密度甚小。当交角为尖角时,该处电流密度趋向于零。基于上述原因,在窄间隙中钨极氩弧焊时,如果不采取相应的工艺措施,将引起侧壁的熔合不良。     

窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法，并阐述了其原理，研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷，提出了在三丝间接电弧后，放置钨极电弧的方法. 结果表明，窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合，并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小，侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下，焊缝表面成形呈凸起状，后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中，凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时，焊根部母材熔合和焊道层间熔合.     

自生磁场控制摆动电弧窄间隙焊接

根据几年来的生产实践,我们感到粗丝脉冲窄间隙焊接方法还有一些工艺问题尚待进一步完善解决,主要是:1.需进一步提高间隙侧壁熔合的可靠性。2.由于富氩保护脉冲焊接的电弧“指状”熔深特性(在窄间隙焊接中尤为突出),使焊缝抗裂性能降低,且易产生层间熔合不     

不同电源下焊丝偏移对超窄间隙焊接电弧稳定性和焊缝成形的影响

为了解在平特性和下降特性弧焊电源下,焊丝偏移对于超窄间隙焊接电弧稳定性和焊缝成形的影响,在放置焊剂带的I形坡口中,使焊枪在焊接过程中向一侧偏移一定距离进行熔化极电弧焊试验。结果表明,焊丝偏移量是影响电弧稳定性和焊缝成形的关键因素;当焊丝偏移量较小时,无论是平特性还是下降特性电源,电弧的作用范围较好地分布在坡口侧壁和底部,电弧稳定性较强,焊缝成形较好;当焊丝偏移量逐渐增大时,平特性电源电弧作用范围偏向侧壁,根部熔合不良,而下降特性电源作用范围略偏向一侧,但仍然可以保证坡口底部和侧壁的熔合。     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊缝成形分析

在间隙宽度4 mm、深度15 mm的Q235A板I型坡口中,板背部加陶瓷衬垫以支撑焊缝背部成型,采用焊剂片链约束电弧的方法进行了超窄间隙根焊试验。结果表明,在焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊中,焊接速度影响热输入量和金属熔敷量,进而影响根焊缝的整体成形;焊接电压决定焊剂片的烧损尺寸,主要影响根焊缝的侧壁熔合;焊接电流主要影响根焊缝的背部成形。合理的焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊的工艺参数范围为焊接速度8 mm/s,焊接电压21.3~23.7 V,焊接电流182~202 A。在该焊接工艺参数下根焊缝背部成形良好,侧壁有效熔合,实现了单面焊双面成形。     

绝缘片约束TIG电弧在窄间隙中的加热特性

采用坡口侧壁放置绝缘片的方式约束电弧,在4 mm宽的I型坡口内进行窄间隙TIG焊接试验,通过分析坡口截面各区域熔化面积及其所占比例的变化,研究绝缘片约束TIG电弧的加热特性.结果表明,窄间隙中依靠绝缘片对弧根的固壁约束作用能够将电弧加热区域限制在坡口底部,增强电弧对坡口底部和底角的加热效果,防止电弧集中于侧壁燃烧;弧长、绝缘片对弧根的约束程度和焊接电流三者匹配时,可使坡口底角获得可靠熔合;弧长过长会导致电弧直接向侧壁攀升,且无法依靠绝缘片将电弧控制在坡口底部;绝缘片对弧根约束过多以及采用较大的焊接电流,均会导致电弧将绝缘片熔化,造成电弧燃烧不稳定.     

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.     

超窄间隙焊接中送进焊剂片与电弧相互作用机制分析

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接中，连续送进的焊剂片与电弧相互作用的关系影响着焊接过程的稳定性.采用一种快速中断电弧的方法，得到了熄弧位置处焊缝熔池形态和焊剂片瞬时熔化形貌，分析了焊剂片对电弧的作用长度与电弧受约束程度的关系.结果表明，增加焊剂片送进速度或减小电弧电压，可使焊剂片对电弧的作用长度增加，当增至一定程度时，电弧被有效约束在坡口底部对侧壁根部进行均匀加热，获得根部熔合良好的平焊缝.当焊剂片对电弧的作用长度过小时，电弧的受约束程度减弱，电弧加热区域集中在两侧壁上，很难在坡口根部形成有效熔池，最终形成孔洞焊缝.     

基于深度学习的超窄间隙焊接质量评估方法

在超窄间隙焊接过程中,焊接质量的无损评估对焊接质量的在线评估及预报有重要的意义。本文结合焊剂片约束电弧超窄间隙焊接方法的特点及焊接工艺,选取了22个影响焊接接头质量的特征参数作为神经网络的输入,其中基于经验选定了9个特征参数,其余13个特征参数通过对焊接过程中焊接电流信号与电弧电压信号进行时域分析提取获得。利用TensorFlow框架建立了基于深度神经网络的超窄间隙焊接接头质量评估模型,对焊接过程中的焊接接头质量进行无损评估。试验结果表明,该模型能较准确地评估出超窄间隙焊接质量,准确率达92%。     

窄间隙横焊焊缝成形不对称性研究

随着大型重工业的发展,厚板在横向位置的焊接越来越受到重视,而窄间隙横向焊接是效率最高、难度最大的一种焊接方法。采用新型扁平状摆动电弧窄间隙焊枪,研究窄间隙横焊时电弧摆动对焊接熔池流动及焊缝不对称性成形的影响规律。试验结果表明,电弧不摆动时熔池在重力作用下下淌,电弧摆动改变了熔池受力位置和热源的分布,使侧壁得到足够的能量实现完全熔合。随着摆动幅度的增加,熔池下淌趋势得到有效抑制,而且在不引起侧壁起弧前提下,摆动幅度越大,焊缝成形对称性越好。     

摆动电弧对铝合金厚板窄间隙焊侧壁熔深的影响

侧壁未熔合是铝合金厚板窄间隙焊接过程中很容易出现的焊接缺陷。通过采用电机驱动弯曲导电嘴摆动来控制电弧的偏转,解决了侧壁熔合不良的问题。通过正交试验法以及单因素变量法,研究了不同焊接工艺参数对6061-T6铝合金板侧壁熔深的影响规律。结果表明,摆动角度是影响侧壁熔深的主要因素,其次是焊接速度和侧壁停留时间。对于坡口底部宽度10 mm、顶部宽度13 mm的U型坡口,最优的焊接工艺参数为摆动角度50°、侧壁停留时间0.5 s、摆动速度350°/s、送丝速度11 m/min、焊接速度200 mm/min。以最优的工艺参数为参考,实现了40 mm厚6061-T6铝合金厚板的单道多层窄间隙焊接,获得了侧壁熔合良好的焊接接头。热处理后的接头平均抗拉强度达到246.7 MPa。     

面向9%Ni钢大型储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备

提出一种面向9%钢大型LNG储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备,旨在解决LNG储罐立缝位置的焊接难题。采用窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,通过电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,有效解决了侧壁熔合问题。为配合该工艺,设计了新型窄间隙TIG旋转电弧焊枪,具备无线回转导电、自动送丝和双路气保护功能。同时,提出了一套适用于LNG储罐立缝位置的自动焊接设备,包括真空吸附的挂壁小车和焊接小车。在实验室搭建了全套试验装备,包括焊接小车、全自动送丝机、焊接电源等,控制焊枪立缝位置的焊接行走,防止9%Ni钢磁化,同时保证焊接过程的稳定。对24 mm厚9%Ni钢进行单层单道的焊接试验和窄间隙坡口对接试验,验证了新工艺能够解决厚板窄间隙焊接中侧壁熔合的问题,并且由于电弧循环旋转,对熔池具有搅拌作用,焊缝表面成形平滑美观。该研究为LNG储罐立缝的自动高效焊接提供了技术和装备支持。