焊接电参数的一种新型测试方法

为保证焊接过程的稳定性和焊接质量的可靠性，在焊接过程中对焊接电参数的监测十分必要．采用德国汉诺威大学“材料连接焊接工艺研究中心”开发的汉诺威焊接质量分析系统，对焊接过程电参数进行精确的统计分析，自动生成电弧电压、焊接电流概率密度分布曲线、电弧电压和焊接电流的波形图以及熔滴短路时间t1、电弧的燃弧时间t2、短路周期tc频数分布图，并且精确地得出相关数据．试验结果表明，汉诺威焊接质量分析系统能够对焊接工艺参数进行评估和优化，为科学评价焊接材料工艺性，提供了新的手段．     

基于Simulink的GMAW短路过渡焊接回路系统的仿真

研究熔滴过渡情况对熔化极气体保护电弧焊(GMAW)焊缝成形以及冶金过程有重要意义.基于Simulink建立了GMAW短路过渡焊接回路系统模型,对动态焊接电流、焊接电压进行仿真,并分析了不同工艺参数时焊接电流、焊接电压的变化.该模型的建立可用于研究短路过渡的稳定性、焊接质量的提高和冶金过程的改善.     

脉冲磁场作用下GMAW电弧动态过程分析

针对熔化极气体保护焊短路过渡焊接过程不均匀、电弧稳定性差、飞溅较大且焊缝成形欠佳的缺点,建立了横向脉冲辅助磁场,使其作用于短路过渡焊接过程的熔滴短路时刻,根据短路过渡周期Tc及变异系数CV,优化了辅助磁场MIG/MAG焊接工艺参数.实验表明:当脉冲磁场持续时间ton取值为特定焊接参数下短路时间T1的统计平均值时,短路过渡周期趋于均匀,电弧短路过渡周期Tc及变异系数CV降低,短路过渡液桥加速断开,短路峰值焊接电流降低,从而使短路过渡末期能量积累以及电爆炸飞溅几率降低,并且使熔滴过渡过程稳定.     

水蒸气保护下电弧堆焊工艺特点

通过分析不同焊接规范下的焊接电压和电流的波形,研究了水蒸气保护下电弧及熔滴过渡的特点,发现其电弧过程行为有“燃弧－熄弧－短路”两种形式,在焊丝直径和送丝速度一定的情况下,通过调节焊接回路中的电感量和电源电压,可以改变电弧的过程行为形式。若电弧过程呈“燃弧－熄弧－短路”交替进行,并且熄弧时间最短时,短路过渡频率最高,在这种情况下,飞溅小,焊道成型好,焊接过程稳定。     

工艺参数对TIG焊接温度场影响规律的有限元模拟

针对奥氏体不锈钢0Crl8Ni9的TIG焊接过程,建立了相应的数学模型和物理模型,并基于ANSYS平台进行有限元计算,分析了焊接速度、焊接电流和电弧电压等工艺参数对焊接温度场的影响规律。结果表明,在其他条件一定的情况下,焊接电流和电弧电压直接影响焊接热输入,进而对焊接热循环的峰值温度影响显著。焊接速度仅对熔合区和热影响区的峰值温度有较大影响,但对母材其他部位的影响较小。     

镁合金双弧焊接过程研究与分析

研究了镁合金MIG-TIG双弧焊接方法,通过工艺实验获得了影响焊接过程的工艺参数(电流、弧长、焊丝末端与钨极末端的间距、焊接速度等)。在总电流为140 A,旁路电流为115 A,电弧电压为21 V,焊丝末端与钨极末端间距为3 mm时获得了成形较为美观的焊缝。分析了工艺参数对焊接过程及焊缝成形的影响,为进一步提高镁合金双弧焊接过程稳定性,获得质量高成形好的焊缝提供了一定的理论基础。     

基于净干伸长的MAG焊接数学模型与工艺参数控制

通过对MAG焊接过程的电路进行整体分析,提出了"电源—电缆—焊丝净干伸长—熔滴—电弧"系统模型,以净干伸长为变量,根据干伸长温度分布函数推导出净干伸长压降函数的同时,采用过渡熔滴时间权重长度及金属固液态体积转换方法,建立了连续多周期过渡的液态熔滴压降子模型,而后得到电弧电压与焊接电流、净干伸长及焊矩高度的数学函数模型,对参数控制进行了模拟;并与实际的焊接过程进行了有效比较与分析.     

水蒸气保护焊短路过渡动态过程研究

在测定了水蒸气作为保护气体时的电弧物理特性参数的基础上,对水蒸气保护焊下短路过渡的动态过程进行了模拟,模拟结果与实验结果相吻合,随着电源电压与电感值的升高,短路过渡形式由燃弧－－熄弧－－短路－－燃弧,向燃弧－－短路－－燃弧过渡,研究了电源电压、电感和送丝速度等焊接参数对短路过渡动态过程的影响,把电弧过程呈燃弧－－熄弧－－短路－－燃弧交替进行,并且熄弧时间最短,短路频率最高作为研究目标,找出此条件下具体的电源电压与电感值及其关系,为制定焊接规范提供依据。     

基于工业机器人的焊缝参数自适应控制方法

针对焊接机器人作业过程中焊接参数不能实时调整的问题，提出一种自适应焊接系统，能根据不同的焊缝间隙实时改变焊机的电流电压及焊接速度。探讨焊缝间隙的实时测量，分别对不同间隙情况的DC03板材进行不同焊接速度以及不同送丝速度下的焊接实验，,并对其对接焊缝进行抗拉强度分析，得到了最佳参数。试验验证，自适应系统在焊接过程中能自动调整相关参数，找出不同间隙板材与送丝速度、焊接电流与焊接电压变化的最佳值，获得最优焊接质量。     

电感性本质安全电路火花放电全过程仿真

本文对IEC火花试验装置标定电路断开过程中钨丝与镉盘间的极间电容进行了分析,得到了极间电容和分离时间之间的关系.基于电感性本质安全电路电弧放电的动态伏安特性数学模型,建立了断开过程中电弧的MATLAB仿真模型,对电路断开过程中电弧的电压和电流进行了仿真分析,得到了电感性本质安全电路火花放电的全过程仿真波形.通过比较,与实际的波形保持了良好的一致性,证明了理论分析的正确性.     

Influence of welding parameters on nitrogen content in welding metal of 32Mn-7Cr-1Mo-0.3N austenitic steel

The transfer behavior of nitrogen into the welding metal during gas tungsten arc welding process of 32Mn-TCr-1Mo-0.3N steel was investigated. The effects of gas tungsten arc welding process variables, such as the volume fraction of nitrogen in shielding gas, arc holding time and arc current on the nitrogen content in the welding metal were also evaluated. The results show that the volume fraction of nitrogen in gas mixture plays a major role in controlling the nitrogen content in the welding metal. It seems that there exhibits a maximum nitrogen content depending on the arc current and arc holding time. The optimum volume fraction of nitrogen in shielding gas is 4% or so. The role of gas tungsten arc welding processing parameters in controlling the transfer of nitrogen is further confirmed by the experimental results of gas tungsten arc welding orocess with feeding metal.     

弧焊短路过渡过程的随机性与稳定性

弧焊过程的稳定性直接影响焊缝成型和焊接质量 ,研究弧焊过程稳定性的目的是通过焊接实验获得焊接稳定性及其稳定区域的描述方法。在CO2 弧焊短路过渡过程焊接电流、弧压对特征参数影响的大量焊接试验的基础上 ,通过对焊接规范不变情形下特征参数的稳定性及其稳定区域的分析 ,得到了焊接稳定性的描述方法。研究表明在焊接规范相同且弧焊过程稳定的状态下 ,CO2 弧焊熔滴短路过渡过程的特征参数是随机而分散的 ,当焊接电流不变而弧压变化时特征参数存在离散稳定区域     

Arc sensing system for automatic weld seam tracking (Ⅱ)——Signal processing

Due to violent disturbance of the welding arc, signal processing is the key problem of application of the sensor. By means of the new technique the arc sensor can recognize not only V-groove but also lap joint and butt joint. The sensor has good recognition ability even for welding process with very large current disturbance, e.g. pulsed arc and short circuit welding process, etc. The proposed technique is developed on the basis of modern digital filtering theory and mathematic transformation of the signals from time domain into frequency domain.     

熔滴短路过渡建模及熔池三维瞬态行为模拟

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采用附加源项法处理熔池各动量源,采用VOF追踪熔池气-液界面,采用液相分数法和焓-孔隙度法处理液-固糊状区熔化金属凝固潜热及动量损失,建立了短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.基于FLUENT软件二次开发,模拟了熔池的动态行为,研究了熔池温度场和流场的瞬态变化.对比等速送丝和脉冲送丝情况,熔滴短路间隔时间的概率密度分布和焊缝成形的模拟与实验结果吻合良好,验证了熔滴短路过渡行为模型和熔池三维瞬态模型的有效性.     

Arc sensing system for automatic weld seam tracking (II)

Due to violent disturbance of the welding arc, signal processing is the key problem of application of the sensor. By means of the new technique the arc sensor can recognize not only V-groove but also lap joint and butt joint. The sensor has good recognition ability even for welding process with very large current disturbance, e. g. pulsed arc and short circuit welding process, etc. The proposed technique is developed on the basis of modern digital filtering theory and mathematic transformation of the signals from time domain into frequency domain.     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源平焊工艺参数对焊缝成形的影响

以304不锈钢为对象,借助焊缝成形参数来评价YAG激光+CMT电弧复合热源平焊焊缝的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT复合热源平焊过程中焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,在CMT电弧焊接中加入激光可以改善平焊焊缝成形;与其它复合热源焊接相对比激光功率对熔深影响较大,对平焊焊缝成形的影响程度与焊接电流有关;采用大的光丝间距有利于焊缝金属的铺展;离焦量对平焊焊缝的熔深影响明显,对焊缝金属铺展性的影响可以忽略不计.     

焊接电弧高速图像采集

为采集焊接电弧图像和观察熔滴过渡过程,采用焊接电弧高速摄像关键技术（包括背光技术、光学放大率和高速摄像参数的选择）,建立了以激光为背光光源的高速摄像系统。利用此系统可以在线观测和监控焊接过程,其结果对焊电弧现象以及MIG焊熔滴过渡过程的高速摄像技术有较高参考价值。     

湿法焊接的焊枪高度控制

海洋及湖泊港口工程的大量出现对水下焊接自动化技术提出了新的迫切要求.利用旋转电弧传感器,开展了水下湿法药芯焊丝电弧焊(FCAW)的V型坡口焊缝跟踪研究.通过试验阐明了气体保护电弧焊中,焊枪高度和焊接电流之间的对应变化关系.介绍了湿法焊接试验中针对焊接电流所采用的处理方法,给出了一种有效的焊枪高度复合控制算法,它结合了bang_bang控制和带阈值的变参数PI控制.试验结果证明此法具有良好的可靠性和稳定性,达到了预期的目的.