电子束填丝工艺对堆焊焊缝成形的影响

利用电子束填丝焊工艺在304不锈钢基体表面堆焊低碳钢焊丝获得堆焊层,并系统地研究了影响堆焊层成形质量的主要工艺参数.重点讨论了束流、焊接速度、送丝速度、填丝角度和填丝方位对堆焊层宏观质量的影响规律.结果表明,焊接热输入和送丝速度的匹配是决定焊缝成形的最主要因素,在相同工艺参数下,焊缝宽度取决于束流,束流越大,焊缝越宽,填丝角度影响着焊缝熔深,随填丝角度的增大,熔深逐渐增大,而采用前置填丝方位更易保证焊接过程的稳定及焊接精度.     

电子束焊接2A14铝合金束流参数与焊接速度对焊缝形貌的影响

基于正交试验分析方法研究了电子束焊接2A14高强铝合金时不同的电子束扫描参数(扫描图形、图形尺寸、焦点位置和扫描频率)与焊接速度对焊缝形貌(熔深和熔宽)的影响。发现获得最大熔深的电子束扫描参数组合为:扫描图形为直线,扫描图形尺寸为0.3 mm×0.15 mm,束流焊接时的焦点位置为0 m A的聚焦焊接,扫描频率1500 Hz,焊接速度为1000 mm/min。分析结果表明:考核指标中的焊缝熔深对于焊接参数的变化比焊缝宽度更为敏感,变化更大;焊接焦点位置和焊接速度对焊缝形貌的影响最为显著。     

电子束焊接工艺参数对平板焊接形貌的影响研究

小束流电子束焊工艺被广泛应用于仪器仪表、真空器件、传感器等精密焊接领域。本文采用1 mm厚不锈钢薄板,分析了电子束堆焊焊缝的组织形貌,研究了不同电子束焊工艺参数对焊缝形貌的影响。试验表明,电子束堆焊焊缝晶粒明显细化,焊缝成分与母材基本一致,焊缝区域有断续状δ铁素体析出。随着束流的增大,熔深和熔宽呈线性增加;离焦量绝对值增大时,焊缝熔深明显减小,表面熔宽呈先增大后减小的趋势;电子束功率越大,焊缝的熔深与表面熔宽也越大;在相同的电子束功率下,加速电压越大,焊缝的熔深越大。     

基于响应面法的HR-2抗氢钢电子束插接焊工艺参数优化

为解决HR-2抗氢钢电子束插接焊有效熔深不足、焊缝处开裂等问题,采用BBD设计试验方案,基于响应面法建立了HR-2抗氢钢电子束插接焊焊接工艺参数(聚焦电流、焊接速度、束流、倾斜角度)与预测响应值(有效熔深、接头抗剪承载力)之间的统计模型.根据有效熔深和接头抗剪承载力的要求优化焊接工艺参数,并通过优化电子束焊接工艺参数来预测电子束插接焊的有效熔深和接头抗剪承载力,实现焊缝截面形貌与接头强度的最佳组合.结果表明,模型拟合度较好,有效熔深预测值比实测值高1.17%,接头抗剪承载力预测值比实测值高2.63%,得到较优的焊接参数为：聚焦电流2.46 A,焊接速度10.00 mm/s,束流8.20 mA,倾斜角度11°.在该参数下的焊缝有效熔深1 347.82 μm,接头抗剪承载力13.525 kN.     

2A14高强铝合金电子束焊接工艺优化及接头组织分析

通过正交试验和分析的方法研究了电子束焊接中主要工艺参数：电子束流、焊接速度、焦点位置、扫描图形、图形尺寸以及扫描频率对焊接接头熔深和熔宽的影响规律．结果表明,电子束流和焦点位置对接头熔深和熔宽的影响最为显著,其次为焊接速度,而束流扫描参数,如图形、尺寸和频率对熔深的影响相对较小．利用优化的电子束参数组合焊接得到成形和质...     

角焊缝低真空填丝电子束焊接

根据液力变矩器泵轮和上盖总成角环缝焊接的特点，通过试验论证提出了一种低真空填丝电子束焊接方法，解决了焊接质量与生产率的矛盾。本文详细讨论了束流形态、聚焦点位置、填充金属送进、电子束斑位置等主要填丝电子束焊接工艺参数对焊缝成形的影响。经试验与分析，提出了保证焊缝内在质量和良好外观形状的工艺措施。     

电子束焊接工艺参数对AZ31镁合金接头形貌和性能的影响

采用电子束焊接工艺对11 mm厚的AZ31镁合金挤压板进行堆焊试验,通过改变加速电压、电子束流、聚焦电流和焊接速度等参数研究了电子束焊接参数对焊缝宏观形貌的影响规律。结果表明,其他条件保持不变,规律增大加速电压或电子束流时,焊缝的熔深和熔宽逐渐增加,且电子束流对其影响效果更加明显。聚焦电流的变化对焊缝的形貌影响作用较大。随着焊接速度增大,焊缝的熔深和熔宽逐渐减小。热输入量对接头的组织和性能有重要影响,焊接线能量增大,α-Mg晶粒尺寸增大,β相在晶内和晶界处析出量逐渐增多。焊接接头硬度值分布为焊缝区高于部分熔化区和母材,增大焊接线能量,焊缝区硬度值呈下降趋势变化。     

1Cr18Ni9Ti电子束焊接工艺参数与焊缝形状的关系研究

以1Cr18Ni9Ti不锈钢为试验材料,进行了多组参数下的电子束焊接试验,均获得了质量优良的焊缝组织。焊接试验结果分析表明：（1）熔深随束流的增加而近似呈线性增加;在低电压、慢焊接速度的热传导焊接情况下,熔宽随束流的增加而近似呈线性增加,但在高电压、快焊接速度的热传导焊接情况下,熔宽随束流的增加而基本保持不变。随着加速电压的增加,熔深也增加,但熔宽没有明显的变化规律。随着焊接速度的增加,熔深、熔宽都有不同程度的减小,但熔深变化更明显。（2）焊缝形状特征参数与线能量之间的关系按加速电压和束流进行分组研究．线能量对熔深、熔宽及深宽比的影响具有一定的规律性。为获得较大的深宽比的焊缝,宜采用较高电压,并匹配合适的束流。要获得大的熔宽,宜在低加速电压下采用较大的线能量。（3）焊缝的显微硬度都达到了母材显微硬度的85％以上,焊缝的显微硬度与焊接工艺参数没有明显的联系。     

不锈钢SUS 301L激光填丝搭接焊工艺

以接头形式0.6+2mm的不锈钢SUS 301L为对象,研究激光填丝焊激光功率、焊接速度、送丝速度3个主要工艺参数对焊缝成形、接头截面形貌及连接强度的影响规律。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝熔深和熔宽增大,余高减小;随着焊接速度的增加,焊缝熔深、熔宽、余高均减小;随着送丝速度的增加,焊缝熔深和熔宽减小,余高增大。接头的最大拉力为14.43 k N,断裂在上层薄板母材中,焊缝强度大于母材。     

电子束增材制造TC4合金制备熔道特征的研究

本文利用电子束增材技术制备了TC4合金熔道,并改变了扫描速度,束流和离焦电流等工艺参数,研究工艺参数对熔道表面形貌以及特征尺寸(熔深,熔宽,熔高和润湿角)的影响。研究表明,随着扫描速度的降低和电子束电流的增加,电子束线性能量输出增加,熔道宽度和连续性均有所提高。当其它参数不变,随着扫描速度增加时,熔道变得不连续甚至有球化反应的产生。扫描速度、束流和离焦电流均对熔池有较大的影响,随着扫描速度的降低以及束流的增加,熔深、熔宽和熔高都在增加;离焦电流为3mA时而熔深和熔宽最大,润湿角最小;电子束电流不变,随着扫描速度的增加,润湿角先增加后降低,宽高比下降。     

激光/等离子电弧复合热源能量参数对钛合金焊缝成形的影响

在对钛合金激光/等离子电弧复合焊与单一激光焊的焊缝成形进行比较的基础上,研究了激光在复合等离子电弧后主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,随激光功率增大和焊接速度降低,复合焊与单一激光焊焊缝的横截面形貌均由钉形向近X形转变.与单一激光焊相比,复合焊焊缝的余高和咬边较大.激光/等离子电弧"协同效应"随激光功率和焊接速度变化而不同,从而影响复合焊焊缝的熔宽和熔宽比.随焊接电流从零增大到60 A,焊缝熔宽略有增大,而焊缝熔宽比基本保持不变.     

Study on the effect of welding current during laser beam-resistance seam welding of aluminum alloy 5052

The effect of welding current on the weld shape and tensile shear load during laser beam-resistance seam welding (LB-RSW) of aluminum alloy 5052 is studied. Experimental results show that the penetration depth, weld width,tensile shear load and the ratio of penetration depth to weld width of LB-RSW are bigger than those of laser beam welding(LBW) under the same conditions and the former three parameters increase as welding current rises. The weld shape of LB-RSW below 5 kA welding current is nearly the same as that of LBW. The weld morphology is protuberant under the condition of 5 kA welding current and 0.8 m/min welding speed. Furthermore, the microstructure of the weld seam of LB-RSW is coarser than that of LBW.     

螺旋埋弧焊管焊缝形状参数分析

螺旋焊管焊缝形状的好坏,直接影响焊缝接头服役时的力学性能、焊缝的内部质量以及防腐涂层的成本,并反映焊接工艺参数选择的合理性。分类描述了焊缝形状的几何参数（选择性参数和操作性参数）,重点论述了焊缝的余高、熔宽、熔深、熔合比、重合度、过渡角、错边量、焊偏量等参数及其对焊接质量的影响。     

金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺

提高电弧穿透能力是等离子弧焊接领域的重要课题.自主设计并搭建了金属粉末再压缩等离子弧焊接新工艺试验平台,采集焊接过程电信号、视觉信号、弧光光谱信号等,并从焊缝成形、电弧电压、熔融金属过渡、弧光光谱等方面对金属粉末再压缩等离子弧焊接过程进行了初步的研究.在相同焊接电流195 A条件下,与常规等离子弧焊接工艺相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝熔深增加1.29 mm、熔宽减少1.65 mm、电弧电压升高0.63 V.在波长为230 ~ 270 nm范围内,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接中Fe和Cr元素的特征谱线明显增多. 结果表明,在相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力增强.     

VPTIG焊接电流参数对电弧形态及焊缝质量的影响

采用高速录像系统、记忆示波器同步实时采集变极性氩弧（VFFIG）焊接电流、电弧形态信息，比较分析了VFFIG焊接电流频率、直流电极接负（DCEN）时间和直流电极接正（DCEP）时间、DCEN及DCEP电流幅值5个参数对电弧形态及焊缝质量的影响。结果表明，通过调节以上5个参数，可以控制电弧形态、电弧力及焊接热输入，从而控制熔深及焊缝正反面成形；控制焊缝两侧清理区宽度；减少钨极烧损。采用平板对接低频脉冲调制铝合金VFFIG焊接工艺，单道焊熔深可达6min，焊缝成形良好、质量可靠。     

空心钨极TIG焊电弧特性数值模拟

建立了内径2 mm的空心钨极TIG焊电弧数值模型,用Fluent软件用户自定义函数(UDF)功能加载了氩气电导率、动量方程和能量方程的源项,计算了稳态下焊接电流为60 A时电弧的温度场、流场以及电弧压力,并与相同条件下实心钨极TIG焊电弧作了对比. 结果表明,空心钨极TIG焊电弧呈钟罩形,空心钨极圆环放电和钨极中心气流的冷却作用使得电弧温度分布云图顶部下凹;电弧等离子体在钨极下方运动速度较快,阳极表面电弧压力呈柱状分布,弧柱区空间压力分布比较均匀;与相同电流条件下TIG焊相比,空心钨极TIG焊电弧峰值温度降低17.3%,钨极下方2 mm位置处峰值温度降低27%,等离子体最大运动速度降低40%,电弧压力峰值降低57%,堆焊焊缝熔宽增加30%,熔深减小27.9%.     

Numerical simulation for welding pool and welding arc with variable active element and welding parameters

Abstract

A numerical modelling of the welding arc and weld pool is established for moving argon shielded gas tungsten arc welding to systematically investigate the effect of the active element oxygen and the welding parameters on the Marangoni convection and the weld shape using FLUENT software. The different welding parameters will change the temperature distribution and gradient on the pool surface, and affect the strength of Marangoni convection and the weld shape. Under high oxygen content, the weld depth/width (D/W) ratio substantially depends on the welding parameters. A high welding speed or large electrode gap (arc length) will make the weld D/W ratio decrease. The weld D/W ratio initially increases and then remains constant around 0·5 with the increasing welding current. When the oxygen content is lower, the weld D/W ratio decreases with the increasing welding current. However, the weld D/W ratio is not sensitive to the welding speed or electrode gap. The predicted weld D/W ratio agrees well with the experimental results.     

气流再压缩等离子弧焊接工艺初步探究

等离子弧焊接在中厚板焊接领域具有重要的应用前景.自主设计搭建了气流再压缩等离子弧焊接系统,开展了气流再压缩等离子弧焊接新工艺试验研究.通过焊接过程监测系统分析焊缝成形,温感扫描图可以比较准确的反映实际焊缝成形.针对8 mm厚的304不锈钢,焊接电流为150 A时,常规等离子弧焊接熔深为6.53 mm;气流再压缩等离子弧焊接可以完全熔透工件,且正面焊缝和背面焊缝成形良好.结果表明,相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,气流再压缩等离子弧焊接电弧电压升高;气流再压缩等离子弧焊接可以提高焊接熔透能力.     

低碳钢非对称角焊温度场有限元分析

针对单边开坡口的非对称角根焊中熔透不稳定、成形质量差的问题,对其温度场及熔池成形规律进行分析从而优化焊接参数的选取,改善成形质量.考虑温度、对流、辐射和相变潜热对材料物理性能的影响,利用有限元分析软件建立了低碳钢非对称角焊缝有限元模型,并进行仿真计算.对比讨论了不同结构情况下焊接电流对温度场的影响,重点分析了非对称角焊接参数对背部熔宽的影响.结果表明,非对称角焊缝温度分布不均匀,背部熔宽对电流的变化十分敏感,焊接电流大小对熔池形状影响较大.通过试验得到三组熔透情况不同的焊缝,其热影响区形状尺寸与仿真结果吻合良好,从而验证了理论分析的有效性.     

钛合金电子束焊缝熔凝区形状的人工神经网络模型

通过采用人工神经网络方法对TC4钛合金电子束焊缝熔凝区形状尺寸进行预测研究.在大量工艺试验的基础上,采集网络训练样本,并对训练样本和测试样本进行标准化,通过确定合适的人工神经网络模型、网络结构、网络算法以及网络训练次数,建立了从聚焦电流、电子束流和焊接速度到焊缝熔深、熔宽、正面焊缝宽度、深宽比、焊缝余高、钉头半角的BP网络映射模型.结果表明,网络的最大输出相对误差不超过5%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.