金属粉芯型药芯焊丝电弧物理特性观察

金属粉芯型药芯焊丝的电弧特性严重影响着熔滴过渡及飞溅。本文利用高速摄像机对焊接过程的熔滴过渡进行了拍摄,分析了金属粉芯型药芯焊丝熔滴过渡类型随焊接参数的变化规律、熔滴过渡机理、飞溅特征等。分析表明:随着焊接参数逐渐增加,焊丝熔滴过渡类型依次为:短路过渡、排斥过渡、颗粒过渡,其中颗粒过渡频率较高,电弧稳定性较好,是金属粉芯型药芯焊丝的理想过渡模式;金属粉芯型药芯焊丝焊接飞溅类型主要有:气泡放出型飞溅、电弧力飞溅、爆炸飞溅、熔池飞溅。     

CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究

本试验采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并自动生成电压电流波形图、电弧电压和焊接电流的概率密度分布图(PDD图)及短路时间、燃弧时间、加权燃弧时间、短路周期的频次分布图(CFD图),并分析电弧过程的电特性,找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:电弧电压和电流对短路过渡有明显影响。电弧电压影响电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等。电压偏低,过渡过程不稳定,飞溅较大;电压偏高,将会出现混合过渡;当电弧电压在18V时,电弧稳定性较好。焊接电流影响焊丝熔化速度、过渡频率、飞溅大小、焊缝质量等。电流偏低,出现断弧现象,焊缝成形差;电流过高,飞溅大,电弧不稳定,出现无效短路;焊接电流在160 A左右焊接电弧较稳定,飞溅少,焊缝成形好。     

钛型气保护药芯焊丝的电弧行为、冶金特性及其工艺质量

本文分析了钛型渣系气保护药芯焊丝的电弧行为和化学冶金过程,探讨了药芯焊丝的焊接飞溅及焊缝中气孔工艺质量问题。结果表明,药芯焊丝熔滴过渡的基本形态是非轴向排斥过渡,焊丝的电弧形态属于活动、连续型,焊丝熔滴过渡受主导力控制。焊丝的焊接化学冶金过程是分区连续进行的。药芯焊丝熔滴过渡中伴随渣柱,以及渣柱直接进入熔池现象,可能导致焊接化学冶金反应不完全和;台金过程的新变化。药芯焊丝的焊接飞溅主要发生在非轴向排斥过渡的熔滴与焊丝之间的缩颈处,提出通过熔滴过渡指数控制焊接飞溅新观点。当气体从焊缝金属中逸出被阻止于焊缝中或被困于熔渣下面,就分别形成了气孔和表面压坑,提出了通过电弧中熔滴吸收氢的总重量控制焊缝中气孔的新思路。     

窄间隙GAMW焊接工艺参数对电弧稳定性影响

电弧电压、焊接电流、焊接速度参数取值不同对焊接电弧的稳定性产生的影响不同,文中分别对电弧电压、焊接电流、焊接速度选取不同的焊接工艺参数,通过采集焊接过程中的各项数据分析熔滴过渡过程及焊接电弧的稳定性。结果表明:电弧电压、焊接电流、焊接速度都会影响到熔滴的短路过渡频率。当电弧电压为22 V,焊接电流为220 A,焊接速度为13 mm/s时,焊接过程中电弧的稳定性好,飞溅小,熔滴过渡过程稳定,焊缝成形好;当电弧电压为20 V时,发生断弧现象的几率增大;焊接电流、焊接速度取值偏大或偏小都会影响熔滴的过渡频率发生变化。     

M弧电流对Tri-Arc双丝电弧焊熔滴过渡形态影响

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因.结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定.M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定.M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定.焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

1. 佳木斯大学 材料科学与工程学院，佳木斯 154007; 2. 深圳瑞凌实业股份有限公司，深圳 163000; 3. 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因. 结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定. M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定. M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定. 焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

高频交变磁场对大电流GMAW熔滴过渡和飞溅率的影响

在熔化极气体保护焊过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和焊丝伸出长度是提高焊接熔敷率的直接途径.但当熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,飞溅增大,焊缝成形变差.施加不同频率的纵向交变磁场,对焊缝成形进行控制.采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧形态和熔滴过渡,研究不同频率的磁场对熔滴过渡和焊接飞溅率的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式不同,产生飞溅的机理不同;外加频率为1 000 Hz纵向交变磁场时,电弧的旋转半径减小,电弧的挺度增大,旋转射流过渡时电弧更稳定,焊接飞溅率降低,焊缝成形改善.     

无镀铜焊丝熔滴过渡形态与工艺质量的关系

综述了镀铜和无镀铜焊丝熔滴过渡形态与工艺质量的关系。两种焊丝GMAW焊接时,熔滴有大滴过渡、喷射过渡和短路过渡3种形态。在富氩混合气时都存在滴状向喷射过渡的转变电流。无镀铜焊丝在不同保护气体时的电弧改善、熔滴细化、转变电流均低于镀铜焊丝。焊接电流和电弧电压的正确匹配是获得满意过渡形态的重要条件。焊丝的工艺质量除了受焊丝和涂层成分及母材焊接性控制之外,主要受焊接工艺条件控制。通过工艺参数匹配的变化建立了熔滴过渡形态与焊丝工艺质量间的关系,其内在联系主要是熔滴尺寸和转变电流的变化。     

FT-50S药芯焊丝工艺性能研究

研究了FT-50S药芯焊丝CO2气体保护焊在3种焊接工艺参数下的焊丝工艺性能,结果表明:小焊接参数下,FT-50S药芯焊丝发生的是短路过渡,电弧有瞬间熄弧,熔滴过渡时发生液体小桥爆炸产生大量飞溅;中等焊接参数下,发生的是大颗粒过渡,熔滴在焊丝末端长大到一定程度后重力克服表面张力过渡到熔池,产生的飞溅较小;大焊接参数下,发生的是细颗粒过渡,飞溅最小。中、大焊接参数下电弧均呈锥形,电弧稳定且扩散性好并都发生了药芯渣滴/金属熔滴分离过渡。FT-50S药芯焊丝电弧焊焊缝成形系数较大,有利于减小焊缝的热裂倾向。     

电弧熔丝脉冲GTAW熔滴过渡行为分析

提出了电弧熔丝脉冲GTAW焊接工艺,在非熔化极与工件之间的GTA电弧加入脉冲电流,不仅具有传热与传质分离和无飞溅等优点外,同时通过脉冲GTAW控制熔池熔深与形状,减小热影响区,减少合金元素的烧损.结果表明,随着焊丝距离工件高度的减小,熔滴过渡形式从大滴过渡转为无飞溅搭桥过渡,并且距离越近,熔滴过渡频率越快.当焊丝距离工件一定高度,焊接过程一脉一滴时,存在一个最优的频率可以实现最小的熔滴尺寸.     

涂层对熔化极气体保护焊实心焊丝熔滴过渡的影响

利用纳米涂层技术在焊丝表面形成涂层,涂层为Na、K和Ti等元素的氧化物膜。借助汉诺威弧焊分析仪和高速摄影机对比研究未涂层焊丝和涂层焊丝的熔滴过渡情况。研究发现,当焊接电流/电压为260A/30V时,两种焊丝的熔滴过渡方式均以喷射过渡为主,同时伴随着短路过渡。经过统计未涂层焊丝过渡频率为250滴/s,其中短路过渡频率为13滴/s;涂层焊丝的熔滴过渡频率为280滴/s,其中短路过渡频率为0.5滴/s。另外发现两种焊丝在喷射过渡过程中电弧发生波动,但涂层焊丝电弧更加稳定。同时发现涂层焊丝电弧弧柱的径向宽度更宽。     

空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制

空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.     

双丝三电弧铝合金熔丝电弧行为

为了实现双丝三电弧铝合金熔丝制造的高效化,通过使用高速摄像来拍摄电弧及熔滴过渡,分析电弧受力,找出对电弧及熔滴过渡的影响因素。结果表明,第三电弧M弧电流值Im增大时,它的电弧形态明显呈向下弯曲,并对熔滴的过渡有促进的作用,过渡形式是短路和射流过渡的混合过渡;并找出飞溅产生的主要原因是电流方向改变时,处于熔丝端部的熔滴没来得及落入熔池而受水平的电磁力被横向吹出所导致;Im在30～38 A时,飞溅最少,熔丝过程稳定。     

金属粉芯型药芯焊丝熔滴过渡及飞溅观察分析

采用高速摄影技术对金属粉芯型药芯焊丝的熔滴过渡及飞溅进行观察分析,总结了金属粉芯型药芯焊丝在试验参数下的熔滴过渡类型和特征以及飞溅类型和特征,阐述了熔滴过渡特征以及飞溅特征产生的原因．结果表明,采用100％CO2气体保护时,焊接过程中电弧电压波动较大,熔滴过渡不稳．以排斥过渡为主,少量细颗粒过渡和爆炸过渡,焊接飞溅大;采用5％CO2＋95％Ar保护时,熔滴过渡为单一射滴过渡,熔滴过渡平稳,电弧稳定,焊接飞溅小;金属粉芯型药芯焊丝飞溅形式主要包括：气泡放出型飞溅、缩颈飞溅、熔滴爆炸飞溅以及电弧力引起的飞溅．     

药芯焊丝电弧焊熔滴过渡与焊接飞溅

针对不同焊接参数下SQJ501型、SQJS07型和SQJ50MX型药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为进行了拍照,并对焊接飞溅进行了测量,研究药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为及其焊接飞溅的基本规律.试验结果表明:三种药芯焊丝随着焊接参数的增大,均依次发生短路过渡、大滴排斥过渡和细颗粒过渡.SQJ501型和SQJS0MX型药芯焊丝电孤焊电弧形态呈锥形,SQJS07型电弧形态接近于钟形.SQJ507型药芯焊丝出现细颗粒过渡的焊接参数比其他两种焊丝大.焊接工艺参数以及焊丝种类影响了熔滴过渡行为进而影响焊接飞溅,细颗粒过渡时产生的飞溅最小.     

外加纵向磁场对CO_2焊短路过渡频率的影响

针对CO2气体保护焊熔滴短路过渡时飞溅大,短路过渡频率不稳定的特点,引入与焊枪同轴的直流外加纵向磁场对熔滴短路过渡过程进行控制.通过AH-XIX型汉诺威焊接质量分析仪对不同规范焊接参数和不同磁感应强度下施焊时电弧信号的采样,实验得出当磁感应强度在一定范围时,电弧信号稳定,短路频率十分均匀且偏高.讨论了外加纵向磁场改善电弧形态和熔滴短路过渡的受力方式对过渡频率的影响.     

钛型气保护药芯焊丝焊接参数的选择与应用

分析了气保护药芯焊丝熔滴过渡形态类型和主导力,探讨了焊接参数与熔滴过渡形态的关系及焊接参数的选择原则与工程应用。结果表明,该类焊丝熔滴过渡的基本形态是非轴向排斥滴状过渡。在正常范围内,焊接电流不改变熔滴过渡形态,但偏低的电弧电压能导致熔滴过渡形态改变;焊接电流和电弧电压的合理匹配是获得满意工艺性的决定因素。焊丝焊接参数选择的“合于使用”原则,强调适合于施工现场使用的焊接参数特征。焊丝的工程应用表明,大电流、强规范（含高的电弧电压）是该类焊丝主流过渡形态的技术参数特征,短路过渡不应成为该工艺的主要过渡形态。     

车用薄镀锌板CMT搭接工艺特性

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电流电压信号.主要研究了短路前期阶段与短路后期阶段电流电压对CMT熔滴过渡的影响规律,同时分析了焊枪倾角对薄镀锌板CMT搭接焊接熔滴过渡行为的影响.结果表明,当CMT短路阶段电流小于基值阶段电流时,电信号波形未出现扰动现象,焊接过程稳定;当降低短路后期电流约5 A时,能够有效降低CMT搭接产生的飞溅;当焊枪与垂直平面呈30°夹角时,能够获得平稳的熔滴过渡,焊接飞溅最小,焊缝熔深最大,焊缝成形最佳.故短路阶段电流小于基值阶段电流且降低短路后期电流约5 A时,采用焊枪倾角30°的焊接工艺能够实现较小的焊接飞溅,为生产实践提供理论依据.     

CO2气体保护焊药芯焊丝工艺性分析与评价

采用汉诺威弧焊质量分析仪和焊接过程高速摄影技术,测试分析了在CO2气体保护焊条件下,药芯焊丝电弧物理特性,发现药芯焊丝工艺性与焊接过程中熔滴过渡的稳定性、均匀性有直接联系,熔滴过渡稳定性越好,焊接时飞溅越小,焊丝工艺性越好.在24.5 V,190 A焊接参数下,汉诺威弧焊质量分析仪中统计的熔滴过渡周期的变异系数ε(Tc)能反映焊丝焊接过程的稳定性,从而可以方便地对焊丝工艺性进行定量评价.变异系数越小,焊接过程越稳定,焊丝工艺性越好.提出用24.5 V,190 A焊接参数下熔滴短路过渡周期的变异系数作为判据来定量评价药芯焊丝工艺性.     

动态CMT焊接过程分析

动态CMT焊接是对传统CMT焊接的改进,以期获得较大的熔深。采用高速摄像同步分析系统分析了动态CMT焊接过程熔滴过渡和电流电压波形特点。结果发现,动态CMT焊接熔滴过渡增高至110 Hz以上;从电流电压波形上看,动态CMT分为3个阶段,即燃弧,强脉冲和短路3个阶段。在强脉冲阶段,电流峰值达493 A,而在短路阶段电流为75 A以上。T形接头焊接结果显示,在相同焊接热输入下,动态CMT比普通CMT能够获得更大的熔深.熔深增加是由于强脉冲阶段大的电弧力造成熔池表面下凹,电弧下方液态金属层变薄使得熔池底部加热作用明显;同时短路电流的增加,也提高了熔池温度和焊丝预热效果。