CO2向下立焊单面焊双面成形

ＣＯ２向下立焊单面焊双面成形郭德才（河北省唐山市二十二冶金属结构公司０６３０２２）ＣＯ２焊可进行全位置的焊接，但在向上立焊时，熔池没有熔渣形成的渣托，铁水自重下坠易产生焊瘤。焊缝两侧产生未熔合缺陷，外观成形也较差。如果采用向下立焊的位置进行焊接，可以...     

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。     

钛合金激光立焊烧穿和气孔缺陷及其数值模拟

采用在平焊优化过的激光焊接参数对钛合金进行立焊,立向上焊时烧穿倾向较大,气孔倾向较小;立向下焊时烧穿倾向较小,气孔倾向较大. 基于体积分数法(VOF)建立了追踪小孔界面的数值计算模型模拟小孔和熔池流动行为,分析了焊接位置对激光立焊烧穿和气孔倾向的影响机制. 结果表明,立向上焊时焊接方向与重力相反,小孔所受静水压力较小,小孔易于长大,小孔空腔所需的液态金属得不到有效补充,烧穿倾向增加. 立向下焊时焊接方向与重力一致,小孔振荡导致崩塌卷气,所生成的气泡缺乏逸出通道,气孔倾向增加.     

重力对全位置TIG焊熔池温度场与流场影响的有限元分析

建立了全位置TIG焊接中平焊、45°下向焊、立焊下向焊的熔池温度场、流场数值计算模型,计算了不同焊接位置以及不同重力加速度值情况下熔池的温度场和流场,分析了重力方向和大小对熔池内流场和温度场的影响规律;发现重力方向对熔池内液态金属的流场、温度场影响明显,液态金属的流动影响温度场分布明显,重力大小对熔池流场的分布形态没有影响,但是对流动速度影响明显. 得到的结论对于研究熔池失稳判定依据、指导设计全位置TIG焊乃至MAG焊工艺具有一定的参考价值.     

全位置向下立焊工艺在大管径输水管道焊接中的应用

大管径管道全位置向下立焊工艺,是目前比较先进的管道焊接工艺,具有良好的单面焊双面成形性能.向下立焊是指在管道焊缝的顶端引弧,向下焊接的一种工艺方法,与传统的向上焊相比,具有以下优点:     

立向高速GMAW驼峰焊缝形成机理及抑制措施

文中运用自主研发的爬壁机器人焊接试验平台对立向高速熔化极气体保护焊(GMAW)驼峰焊缝进行试验研究。研究发现,立向上焊时,当焊接电流保持不变,焊接速度增加到某一临界值时,立向GMAW会产生驼峰焊缝缺陷。通过高速摄像可知,熔池中由电弧压力、熔滴冲击力和重力作用下产生动量很大的后向液体流是立向高速GMAW形成驼峰焊缝的主要原因;立向下焊时,因焊接方向和焊枪倾斜位置发生改变,熔池中由电弧压力和熔滴冲击力作用下产生的后向液体流流向与自身重力方向相反,使后向液体流的动量减小,可有效抑制驼峰焊缝的形成。试验表明,采用立向下焊工艺时,当焊接电流为200 A、焊接速度为2.4 m/min时,GMAW仍无驼峰焊缝产生,焊接效率大大提高。     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

基于示踪粒子的摆动TIG填丝焊熔池行为数值分析

为了使TIG焊熔池液态金属分布更加均匀,在普通TIG填丝焊的基础上,研究焊枪摆动对熔池行为的影响.建立了焊枪摆动的TIG填丝焊的数学模型,并利用示踪粒子的方法,对比普通TIG填丝焊和摆动TIG填丝焊的熔池温度场、流场及熔滴质量分布.结果表明,普通TIG填丝焊与摆动TIG填丝焊熔池轮廓基本一样,但摆动TIG焊通过摆动电弧,导致熔池内流场行为发生了改变,进而影响了温度场的分布,使熔池内温度分布更加均匀;示踪粒子分布表明,在TIG填丝焊中,摆动TIG填丝焊能够使熔滴金属更加均匀的分布在熔池中.     

船体分段机器人角焊工艺研究

针对国内船体分段焊接效率和自动化程度低等问题,通过机器人焊接编程,进行了机器人横角焊与立向上角焊工艺试验,分析了机器人焊接主要工艺参数对角焊缝成形的影响。试验结果表明:机器人横角焊时,焊接电流和电弧电压增大,焊缝表面下垂程度增加;对于20 mm厚DH36钢板,在焊接电流280 A和电弧电压27.8 V时,横角焊缝成形良好;机器人立向上角焊时,通过增大电弧梯形摆动幅值有利于增加焊脚长度,但摆动幅值过高易引起咬边缺陷,同时过大的摆动长度使得焊缝表面中心易出现下挂凸起;当电弧摆动幅值5 mm、摆动长度1.5mm、焊接电流200 A、电弧电压24 V左右时,立向上角焊缝成形良好。     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧（GTA）混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为：激光激励电流>电弧电流>激光脉冲宽度>激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为：电弧电流>激光脉冲宽度或激光激励电流>激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

TIG焊变频电流下熔池谐振检测与研究

建立基于弧光传感的试验系统,在定点电弧在连续行走电弧下,利用频率线性变化的变动焊接电流对薄钢板ＴＩＧ焊熔池进行激振,当熔池固有振荡频率同激振电流频率一致时,熔池发生谐振。通过对电弧弧光采样数据幅值提取,检测出熔池振荡特征信号并可证明为熔池谐振信号,可用于实时判断焊接熔池尺寸信息,为解决连续行爱控制开辟了一条新途径。     

厚壁管全位置焊接可变增益PID弧长调节器的设计

在厚壁管窄间隙全位置TIG焊中,弧长是影响焊接质量最敏感的焊接参数之一,由于钨极的烧损、前道焊缝的成形、熔池变化、焊件几何形状及全位置空间变化时重力引起的弧长调节的阻力不变变化等因素的影响,没有弧长调节功能,不可能维持电弧长度的肯定,特别是全位置焊接时,重力对弧长影响非常突出,必须采取特殊的控制方法克服其不良影响,因此作者设计了基于单片机控制的弧压传感可变增益PID控制器,并针对不同的弧压偏差范围采用快速控制、分离积分和附加不敏感区来改善其控制品质,在实际产品焊接中取得了较好的控制效果。     

铝合金TIG电弧横焊接头缺陷及控制

重型运载火箭燃料贮箱要求对铝合金进行立式装配焊接,TIG电弧横焊是能够较好满足制造要求的方法之一.对铝合金TIG电弧横焊接头的成形特点和焊接缺陷进行分析,利用平板堆焊试验研究焊接电流、焊接速度和焊枪角度对焊缝正面偏移量的影响,最后研究焊接电流频率对气孔缺陷的影响规律.结果表明,采用较小的焊接电流、较快的焊接速度有助于降低焊缝正面的不对称性,利用电弧分力可以抑制熔池下淌,焊接频率为100 Hz时气孔缺陷最少.结合上述试验结果提出了铝合金横焊缺陷的控制措施并进行了试验验证.     

铝合金爬坡TIG焊熔池失稳状态的视觉检测

对焊接过程中的熔池状态进行视觉检测是实现焊缝质量在线监测的重要手段. 针对中厚板铝合金爬坡钨极氦弧焊过程易出现的熔池失稳和成形缺陷问题,提出了一种基于熔池图像特征的钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接状态监测方法. 基于构建的被动视觉传感系统,实现强弧光干扰条件下清晰熔池图像的获取. 提出了一种基于Otsu’s阈值分割和视觉显著性特征(VSF)的氦弧焊熔池图像处理算法,用于提取熔池图像的形态特征,并分析了所提取视觉特征与铝合金爬坡TIG焊过程稳定性的关系. 最后建立了支持向量机(SVM)模型实现熔池稳定性状态的在线识别. 结果表明,相对于熔池轮廓几何特征,熔池尾端熔融金属的形态特征能够更有效地反映出铝合金爬坡TIG焊过程中出现的熔池不稳定状态. 所建立的焊接状态分类模型在单一特征输入条件下,最高准确率达到95.94%. 所提出的实时检测方法为大型铝合金构件TIG焊缝成形缺陷的在线智能诊断与工艺优化提供了基础.     

管道全位置焊接熔池监测试验研究

在管道全位置自动焊接过程中,焊接熔池形态监测对焊接质量控制有重要意义。设计一套熔池监测试验装置,方便采集清晰的熔池图像。运用图像处理技术检测熔池边缘。用熔池长度、熔池宽度以及熔池头部轮廓二项式系数等特征参数重新定义熔池形态。应用正交试验法和极差分析法,研究在仰焊区段焊接电流、电弧电压以及焊枪摆速等因素组合变化时对熔池形态的影响程度。结果表明:采用优化的焊接工艺参数组合,可以获得良好的焊缝成形质量。     

钢轨窄间隙弧焊焊枪自动纠偏系统

将窄间隙电弧焊接方法用于无缝线路钢轨焊缝的焊接,为满足焊缝两侧壁能够同时熔合,轨底窄间隙焊接采用开环控制的焊枪摆动焊接方式,导致摆动过程中焊丝端部位置出现累积误差.为消除焊枪摆动的累积误差,针对已有工艺特点,采用双视觉传感的焊枪摆动控制方法,通过采集熔池区图像,实时计算焊丝端部的摆动偏差和摆角偏差,并对焊枪摆动进行反馈...     

圆形摆动激光对5A06铝合金激光焊接熔池流动行为的影响分析

摆动激光焊接方法中,激光束对于熔池的搅拌作用将导致熔池流动行为有异于传统激光焊接,因此为了从理论上阐述摆动激光焊接过程中熔池流动行为,构建了5A06铝合金摆动激光焊接过程热—流耦合模型.系统分析了圆摆激光焊接过程中,摆动幅度和摆动频率对熔池热流场的影响规律.结果表明,增加摆动幅度会降低熔池深宽比,从而提高焊接稳定性,同时熔池流动行为更加复杂,增大了熔池内部物质交换范围.摆动频率的增加会抑制熔池流动,使其更加规律,有利于气泡的排出从而降低气孔率.     

电弧超声的传播特征及其对熔合区的影响

利用电弧作为超声声源的电弧超声焊接技术能够细化焊缝晶粒,改善焊缝质量,为了研究电弧超声的传播特征及其对熔合区的作用机制,建立了光弹试验系统,利用光学玻璃模拟焊接工件,凹形水槽模拟焊接熔池,研究了电弧超声在熔池及工件中的传播特征,结合电弧超声的声场指向性,研究了电弧超声对熔合区不同区域组织的影响.结果表明,电弧超声在熔合线附近存在较强的振荡,超声波的力学效应细化了熔合区的晶粒组织,电弧超声指向性的存在使得熔合区中间的晶粒细化程度优于焊趾两侧.     

A study on V-groove GMAW for various welding positions

This study performed three-dimensional transient numerical simulations using the volume of fluid method in a gas metal arc V-groove welding process with and without root gap for flat, overhead, and vertical welding positions. The elliptically symmetric arc models for arc heat flux, electromagnetic force and arc pressure were used to describe the more accurate molten pool behaviors. The numerical models not only formed a stable weld bead but also simulated the dynamic molten pool behaviors such as overflow which was not described before. This study analyzed these molten pool flow patterns for various welding positions and validated the numerical models used by comparing the simulation results with experimental ones.