水下湿法FCAW电弧稳定性的研究

水下焊接技术是海洋油气设施建造及核电站维修的关键技术之一。水下湿法电弧稳定性是水下湿法焊接的关键问题，提高水下焊接电弧稳定性对促进水下焊接技术具有重要意义。搭建了用高压舱模拟水下环境进行FCAW水下湿法焊接的试验平台，以焊接电流、电压和水深三个焊接工艺参数为自变量，设计了三因素五水平的响应曲面( RSM)试验方案，建立了电弧稳定性与焊接参数之间的响应曲面模型。对单一焊接参数以及参数间的交互作用对电弧稳定性的影响、水下湿法焊接电压电流的匹配规律和焊接工艺范围进行了研究。     

双相不锈钢水下局部干法TIG焊接工艺

为改善水下焊接环境,提高焊缝质量,研究适合水下焊接的TIG焊枪及其焊接方法。研制一把双层气体保护的小型可移动气罩式水下TIG焊枪,对2507双相不锈钢进行焊接,研究焊接工艺参数对焊接质量的影响。结果表明,当内气流量10L/min,外气流量5L/min时,焊缝成形最好,焊缝深宽比最大;保证内、外气流量不变,增大焊接电流会降低熔池稳定性,但电流过大时,电弧受到内喷嘴和内保护气的约束作用,会使得焊缝熔深和深宽比增加;同时发现脉冲焊接在水下环境中可以增加电弧稳定性。对水下、陆上焊接接头对比分析发现,水的快速冷却作用会促使铁素体晶粒内析出的奥氏体形状由针状转变为粒状,奥氏体相的析出方式由晶界转为晶内,并且奥氏体析出相减小,晶粒细化。试验证实,此焊枪可以实现水下TIG的稳定焊接,通过选择合适的焊接参数,能获得与陆上环境性能相似的焊缝,对于水下焊接维修有着重要意义。     

湿法水下焊接电弧区域图像采集与处理

采用复合滤光技术和水下ＣＣＤ摄像系统,在可见光范围内采集出了药芯焊丝湿法水下焊接电弧区域图像,并运用了基于中值滤波和梯度算子的图像边缘检测方法,有效地区分了电弧燃烧区域和电弧气泡区域,为湿法水下焊接电弧的机理研究及水下焊接过程控制奠定了基础。     

高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

高氮钢复合焊接接头热影响区组织研究

热输入对焊接接头热影响区组织有重要影响。本文采用激光-电弧复合焊接方法焊接高氮钢,研究不同激光功率、焊接速度、焊接电流对高氮钢焊接接头热影响区组织的影响。研究结果表明:热影响区组织由奥氏体和少量δ-铁素体组成,随热输入增大,奥氏体晶粒尺寸增大。     

CO_2气体保护焊技术问答

6.CO_2焊接时,怎样正确地选择焊接电流值?答:焊接电流是 CO_2焊接规范中最重要的规范参数。焊接电流值选择得是否正确,直接影响到焊接电弧的稳定性、飞溅大小、焊缝成型的好坏、焊接接头的质量和焊接生产率。要正确地选择焊接电流值.应根据焊件厚度、接头形状以及焊丝直径来选择。首先,要根据焊件的厚度和接头型式来选择,因为焊接电流值的大小对焊缝的形状和尺寸有较大的影响,当焊接电流增大时,熔深相应增加,而熔宽略有增加,所以,在选择焊接电流值时,既要保     

焊接速度对304不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响

在加速电压为120 kV、聚焦电流为2460 mA、焊接电流为12 mA条件下,采用真空电子束对3 mm厚304不锈钢板进行焊接,研究了焊接速度(10～40 mm·s-1)对接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:焊缝的显微组织主要由两侧的柱状晶及中心的等轴晶组成;随着焊接速度的增大,焊缝晶粒尺寸减小,铁素体体积分数增加,接头各区域的硬度均有提高,抗拉强度先增大后减小,拉伸后接头均在母材处断裂.试验条件下真空电子束焊接304不锈钢的最佳焊接速度为30 mm·s-1,此时焊缝的成形质量较好,铁素体体积分数为7.4％,硬度较高,抗拉强度最大,为640 MPa,拉伸断口呈现韧性断裂特征.     

基于MAG的高压环境旋转电弧焊接稳定性研究

对电弧等离子体进行了分析,讨论了电弧稳定性的概念和评价方法.为了实现水下湿法焊接自动化,搭建了高压环境旋转电弧焊接硬件平台,通过采集电流和电压,分析其电流、电压直方图分布,对高压干法和湿法基于旋转电弧的混合气体保护焊的稳定性进行了比较分析.通过实验研究和理论分析,对高压水环境采用旋转电弧焊接稳定性差的原因进行了说明.     

药芯焊丝气体保护焊在锅炉承压件上的应用研究

采用组合焊缝试件和对接焊缝试件对药芯焊丝CO2气体保护焊主要焊接参数如焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度、保护气体流量等进行焊接工艺试验分析,并对焊后热处理的焊接接头进行了化学成分、金相组织及力学性能的测定。结果表明氩弧焊打底＋药芯焊丝气体保护焊是提高锅炉产品（锅筒、集箱）上“T”型对接接头尤其是Ф159以上厚壁管接头的焊接效率和质量的有效方法。     

钛合金电弧超声TIG焊研究

进行了TC4电弧超声TIG焊接与传统TIG焊,利用X射线探伤检测接头质量,金相显微镜和SEM观察接头组织和断口,利用万能实验机测试接头拉伸性能.结果表明,严格按照航空标准进行TC4常规TIG焊与电弧超声TIG焊,所获得的接头均达到航空一级；随着加入超声频率的增加,激励电压的增大,电弧超声TIG焊焊缝组织细化、等轴化,枝晶破坏痕迹不明显,接头拉伸强度、屈服强度和延伸率均有所提高.     

超声振动强化搅拌摩擦焊的热力行为及微观组织特征

为了利用超声振动降低搅拌摩擦焊过程中金属材料的屈服应力和流动应力,研发超声振动强化搅拌摩擦焊试验装置,开展6061-T6铝合金的焊接工艺试验。采用实时采集焊机电参数并将其转化成力矩和力的方法,测试超声振动作用下搅拌摩擦焊的焊接载荷,利用热电偶测试施加超声时的焊接热循环,通过体视显微镜和金相显微镜分别观测焊缝截面尺寸和接头微观组织,并与相同参数下常规搅拌摩擦焊的情况进行比对。研究结果表明,超声振动能够显著降低焊接轴向压力和搅拌头转矩,增大焊缝横截面尺寸,细化和均匀焊核区和热力影响区的晶粒组织。热循环的测量结果显示,超声振动的施加略微降低了测量点的焊接热循环峰值温度。分析认为,超声振动与搅拌头附近的塑性变形材料相互作用,降低了金属材料的屈服应力和流变应力,进而改变了原有的温度场,从而产生了优异的工艺效果。     

超声辅助MIG焊接中超声作用特性研究

超声辅助熔化极惰性气体保护(Ultrasonic assisted metal inert gas,U-MIG)焊是一种新型熔化极焊接方法,利用外加声场将相应声学效果引入焊接熔池达到改善接头性能的目的。通过试验系统化研究超声对电弧形态、熔滴过渡以及接头宏观形貌的作用规律,主要目标是更好地理解超声在不同焊接条件下的作用特点。对高速摄像采集的电弧数据进行处理,结果发现随电弧电压增加,超声对电弧的压缩效果也逐渐增大;而随送丝速度增加,焊接电流增大,电弧压缩效果减弱。针对熔滴受力特点分析,可以看出超声作用后熔滴会受到一个促进熔滴过渡的附加力作用。在焊接电流为200 A时,该附加力达到最大,约为2.8×10-3 N,继续增大焊接电流,该附加力逐渐降低。对比不同送丝速度时焊缝宏观形貌,结果显示为了获得更高的焊接效率不能无限提高送丝速度,存在一个最佳的参数匹配值。结合平面驻波理论分析,随温度增加,声辐射力逐渐减弱,这在一定程度上也会削弱附加力作用效果。利用熔池薄膜模型探讨电弧、熔滴过渡以及熔池振荡三者之间的关系,超声对电弧形态、熔滴过渡的影响均可改变熔池的振荡特性,这间接表现为接头形貌的改变。通过试验与理论分析,为U-MIG焊接方法进一步发展与应用打下坚实基础。     

ZrO2活性剂对309不锈钢钨极氩弧焊电弧特性及焊缝性能的影响

以ZrO_2为活性剂(质量分数分别为0,0.25%,0.50%,1.00%)对309不锈钢进行钨极氩弧焊,研究了ZrO_2对焊接电弧特性、熔深以及焊缝组织和性能的影响。结果表明:添加ZrO_2焊接时电弧产生脉冲特性,电弧电压随ZrO_2质量分数的增加先减小后增大,焊后熔深均比未添加ZrO_2焊接时的大2倍以上;添加质量分数0.50%ZrO_2焊接后焊缝组织由奥氏体和少量%铁素体组成,部分区域奥氏体晶粒呈等轴状;少量ZrO_2的添加降低了焊缝区的硬度和弯曲屈服强度;随ZrO_2质量分数的增加,焊缝区的硬度降低,弯曲屈服强度先减小后增大,热导率减小,比热容增大。     

电弧传感技术在焊缝跟踪中的应用

正焊缝跟踪的实质就是使焊接电弧对准焊接位置从而保证焊接接头成形和焊接质量,它通过传感器检测电弧偏离焊缝的信息,并经自动控制系统调节电弧与焊缝的相对位置,使偏离减小,直到消失。因此一套结构简单、工作可靠、灵敏度高的焊缝跟踪传感器,对于高度自动化的焊接机器人至关重要。     

面能量对激光—电弧复合焊接焊缝及熔滴过渡的影响

引入面能量的定义,从激光功率、电弧参数和焊接速度等方面来研究面能量的变化对焊缝熔深、熔宽、焊缝成形系数和熔滴过渡的影响,试图建立激光能量与电弧能量之间的最佳配比关系以及面能量与熔深的定量关系。采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化,并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像;利用激光共聚焦显微镜观察焊缝形貌,并测量焊缝熔宽、熔深等数据。试验研究发现:激光与电弧两热源之间存在最优匹配范围;电弧电压与焊接电流之间存在U(15 1)0.05I的关系式;焊接速度的降低与焊缝熔深的增加并非线性关系,可选择的焊接速度是一个区间,该区间内存在一个最佳的焊接速度,并对应一个最佳的面能量。因此,在具体的激光—电弧复合焊接中,需要根据板厚、接头形式等确定激光与电弧的能量参数,选择合适的面能量。     

6061铝合金薄板焊接应力与焊接变形

研究了6061铝合金薄板TIG焊焊接应力、焊接变形与焊接电流、焊接电压和板材尺寸的关系.随着焊接线能量的增加,铝合金的纵向和横向收缩变形增加;随着板的长度的增加,由于约束增加,板的纵向残余变形减少,厚度方向的抗弯增大,横向变形增大.板焊后,焊缝处受拉应力,而紧靠焊缝的母材处却受压应力,其余部分受拉应力且焊接线能量越大,残余应力越大.     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

6mm厚304奥氏体不锈钢激光焊接工艺规律的研究

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律.结果 表明:焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低.     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

车间环境下Q235碳钢MIG焊工艺研究

Q235碳钢因其良好的焊接性能广泛应用于工业生产领域,其常用的MIG焊的焊接工艺参数在车间环境下受到焊接粉尘、油污等因素影响,焊接质量稳定性无法把控,本文在车间环境下对Q235碳钢MIG焊的焊接工艺进行研究,研究焊接电流的变化导致焊接线能量的变化对焊缝质量的影响,结合超声波无损检测、微观金相实验进行焊缝质量分析,最终确定最佳焊接工艺参数。研究发现：当焊接电流为86 A时,电弧相对不稳定,飞溅较多,成型质量差;随着电流增大到126 A时,电弧稳定,飞溅极少,成型质量良好;继续增大电流时,发现飞溅少,但焊缝成型质量差;结果表明,最佳焊接工艺参数为电流126 A、电压19 V、速度50 cm/min、气体流量1.7 L/min。