高强铝合金厚板双丝MIG焊工艺的初步研究

建立了高强铝合金双丝MIG焊熔滴过渡高速摄像系统以及焊接参数采集系统,获取了不同工艺规范下的脉冲熔滴过渡形式.实验表明一脉一滴工艺规范焊缝成形好,工艺过程稳定,应为首选过渡形式.确定了在一脉一滴情况下的焊接工艺规范参数区间,在此区间内可以实现稳定的一脉一滴熔滴过渡,为控制焊接热输入量及焊缝成形奠定了基础.     

高速列车转向架构架超窄间隙激光填丝焊熔滴过渡行为研究

高速列车转向架结构复杂,焊缝数量多且分布密集。采用超窄间隙激光填丝焊技术焊接转向架用中厚钢板,可以解决传统MAG焊存在的焊道次数多、残余变形及应力大的缺陷,也可以解决激光自熔焊对坡口间隙敏感的缺点。主要研究超窄间隙激光填丝焊的熔滴过渡行为,结果表明:当光丝间距不同时,熔滴过渡形式依次由铺展过渡转变为液桥过渡并最终转为颗粒过渡;当功率不同时,熔滴过渡形式由低功率条件下的铺展过渡转变到高功率条件下的液桥过渡。焊接速度并未影响熔滴过渡形式,依然保持液桥过渡。送丝速度影响激光对焊丝的熔化过程,从而产生不同的熔滴过渡形式。焊接厚板结构时选择负离焦,焊接薄板时选择正离焦。     

新型水下焊接电源及送丝机构的研究

研究了一种新型的水下焊接系统。系统中孤焊电源输出阶梯型的外特性，送丝系统采用脉动送丝方式。在单片机控制下，脉动送丝波形与外特性同步调控。在停止送丝阶段，单片机夸电源输出电压为峰值，焊丝在此电压下返烧并形成熔滴。送丝脉冲到来的瞬间，电源输出电压切换为基值。熔滴依靠送丝动量向熔地方向前进，最终向熔池过渡，随着焊炬的移动而彤成一道焊缝。实验结果表明，使用这个系统进行气体保护药芯焊丝水下湿法焊接时，电压、电流波形均匀工整，短路过渡频率受控，焊接过程稳定，水下焊缝成形较为美观。     

铝合金三丝双脉冲MIG焊熔滴过渡及电信号分析

文中搭建了三丝双脉冲MIG焊系统,采用高速摄像电信号同步采集系统对焊接过程进行实时监测,研究了铝合金三丝双脉冲MIG焊熔滴过渡行为以及双脉冲频率对焊缝成形的影响. 结果表明,弱脉冲向强脉冲过渡时,熔滴过渡表现为一脉一滴;强脉冲向弱脉冲过渡时,在开始阶段,焊丝发生再引燃,在结束阶段,熔滴过渡表现为两脉一滴;双脉冲频率增加,焊缝鱼鳞纹变密,双脉冲频率为3 Hz时,鱼鳞纹疏密均匀,焊缝成形最佳.     

AC MIG与DC MIG焊接工艺及控制的分析

比较分析了DCEP P MIG焊与DCEN MIG焊的焊接现象,在此基础上,解释了研究开发AC P MIG焊的意义。AC P MIG焊克服了DCEP MIG焊时容易产生的磁偏吹现象,且比DCEP P MIG焊的焊丝熔化速度快、焊缝熔深浅。AC P MIG焊有多种电流模式,其交流电流负极性比率AC I EN％主要用于控制焊缝熔深,其交流电流正极性脉冲Ip主要用于控制熔滴过渡,最理想的是1周1脉1滴的熔滴过渡形式。根据有关的研究表明,在相同送丝速度的条件下,AC P MIG焊的焊缝熔深随AC I EN％增加而减小,焊缝表面光泽好,焊丝熔化金属热含量低等,这些特点最适宜用于焊接薄板。     

外加磁场对MIG焊熔滴过渡形式和焊缝组织性能的影响

利用Phtron512×512高速摄像机拍摄MIG焊熔滴过渡的方法,研究了纵向磁场脉冲MIG焊接铝合金熔滴过渡形式变化的规律和原因.熔滴过渡不仅与焊接电流、电弧电压有关,而且外加纵向磁场的电流和磁场频率也显著影响熔滴过渡方式.在焊接电流大于临界电流值时,通过改变外加磁场的电流和频率可以获得喷射过渡和旋转过渡.激磁电流和磁场频率需要恰当匹配,而且还必须与焊接参数相适应,才能保证获得稳定的熔滴过渡形式和最佳的晶粒细化效果.试验结果表明,焊缝金属的抗拉强度、断后伸长率及焊接接头的冲击吸收能量得到显著提高,改善了焊缝的接头强度和塑性.     

双丝MIG焊焊缝成形试验研究

为了研究双丝焊焊接效果的影响机理,利用高速摄像和电信号结合的方法,观察了双丝脉冲MIG焊的熔滴过渡,研究了熔滴过渡的特点;针对双丝MIG焊高熔敷效率的特点,对不同焊接参数下单丝焊和双丝脉冲MIG焊的熔敷速度和焊缝成形进行了对比分析.试验结果表明,采用脉冲喷射过渡方式,可获得稳定的双丝MIG焊接过程,在相同焊接质量的条件下,双丝焊的熔敷效率和焊接速度明显高于单丝焊,焊缝成形系数更好,同时减小了由于高速焊接造成的焊缝咬边的倾向,而且试验所测的焊缝宽度,与预测焊缝宽度的三维模拟方程的模拟值基本一致.     

脉动送丝MIG焊接新工艺

本文阐述了脉动送丝MIG焊采用三极管电源对弧长进行闭环控制,自动优化脉冲MIG焊的电弧参数,使焊接参数的调节,不受熔滴过渡形式的限制,有利于对焊缝成形、线能量以及熔深闭环等的控制,有利于全位置焊接。     

激光填丝焊焊丝熔入行为特征

采用高速摄像技术和工艺试验相结合的手段进行铝合金光纤激光填丝焊焊丝熔入行为及工艺特性研究.分析了焊丝熔入行为及其主要影响因素,研究了送丝方式与送丝角度对焊缝成形及焊接过程稳定性的影响.结果表明,依据光丝间距的不同,焊丝熔入行为可分为3种典型特征,铺展过渡、液桥过渡和大滴过渡,其中液桥过渡最为理想;前置送丝焊丝熔化效率高,工艺窗口较宽;送丝角度影响焊丝吸收激光能量程度以及液态焊丝对液态熔池的冲击力的大小,随着送丝角度的增加焊缝背部熔宽有明显增加,而焊缝熔深基本不变.     

等离子-MIG焊熔滴过渡的研究

为了分析等离子-MIG焊熔滴过渡过程中等离子弧和MIG弧对熔滴过渡形态的影响,利用示波器研究了等离子-MIG焊接铝合金时不同熔滴过渡形式的特征,包括电弧电压波形的变化及熔滴过渡临界电流的研究.研究结果表明:等离子-MIG焊的熔滴过渡形式以滴状过渡和射流过渡为主;滴状过渡到射流过渡的临界总电流约为280～300A;等离子-MIG焊中,MIG电流对熔滴过渡产生决定性影响;等离子-MIG焊与MIG焊比较,显著的降低了熔滴过渡向射流过渡转变的临界点.     

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.     

Research of novel oscillating wire feeding system using the AC servo motor

With the background of the control of additional mechanical force droplet transfer in MIG/MAG welding, regarding the AC servo motor as core, a novel oscillating wire feeding system has been developed with excellent performances of control and dynamic acceleration which is tested. System constitution and operation principle are introduced in this paper. Influences of parameters on dynamic acceleration performance are analyzed and discussed emphatically, such as oscillating frequency, oscillating amplitude and draw-back speed. Experimental result indicates that according to the technique of welding control, the novel wire feeding system responds rapidly to various kinds of control orders of wire feeding and draw-back, and realizes flexible control of welding wire axial movement, including dynamic shifting ,oscillating and so on.     

MIG(MAG)脉冲焊熔滴的过渡行为

利用微机控制脉冲电源，配合高速摄影，研究了脉冲ＭＩＧ焊各种熔滴过渡形式的过渡行为及其对焊缝成形的影响，研究结果表明，一个脉冲可以过渡多滴，一滴，或多个脉冲过渡一滴，不同熔滴过渡形式，熔滴的体积，速度及冲量参量都不一样，对焊接过程及焊缝成形也有影响，只有一脉冲一滴在基值电流期间过渡是最佳的熔滴过渡形式。     

脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

脉冲TCGMAW电流占空比对熔滴过渡和焊缝成形的影响

基于建立的熔滴过渡高速摄像分析系统,对高速脉冲TCGMAW在脉冲电流占空比变化下的熔滴过渡过程进行观察分析,并就脉冲电流占空比变化对熔滴过渡和焊缝成形质量的影响进行了研究。试验结果表明,在所用焊接规范下,当脉冲电流占空比较小时,焊丝熔化速度不能与送丝速度匹配,熔滴过渡方式表现为短路过渡形式,焊缝成形较差,甚至出现断弧、焊不起来的情况;随着脉冲电流占空比的提高,焊丝熔化能量加大,熔滴过渡方式逐渐过渡到射滴过渡和射流过渡,电弧电压的波动范围变小,焊缝成形良好。     

Improving fatigue performances of structures welded using the Stressonic® (ultrasound peening) compared with the tig refusion process

A new coaxial plasma MIG welding system is developed for the purposes of improvement of weld bead, reduction of spatter and fume generation. Welding power sources of MIG and plasma, wire feeding equipment and a coaxial plasma MIG welding torch are described in detail. The metal transfer of plasma MIG welding in aluminium is observed and compared with that of pulsed MIG welding. Although one droplet per pulse is obtained by both processes, plasma MIG welding shows more smooth metal transfer than pulsed MIG welding. The result shows that spatter and fume generation are drastically reduced, and clean and good weld bead appearance is obtained by the new system.     

Droplet transition for plasma-MIG welding on aluminium alloys

The synchronous acquisition system of droplet image inspection and arc electric signals were established and the droplet transition characteristics of aluminum alloys were researched in the plasma-MIG welding process.Typical droplet transition modes include globular transfer mode,short circuiting transfer mode,metastable spray transfer mode and projected transfer mode.The result indicates that MIG droplet transfer frequency and droplet transfer modes are changed by introducing the plasma arc in the plasma-MIG welding process compared with the MIG welding on the aluminum alloys,which broadens the range of welding parameters when the stable welding process proceeds.The metastable spray transfer and projected transfer mode are proved to be the most optimal modes by comparing the stability of electronic signal,droplet transition,weld appearance and weld penetration.     

高气压环境下脉冲电流控制对熔滴过渡的影响

高压环境对焊接电弧和熔滴过渡有很大的负面作用,试验以脉冲MIG焊电流电压波形、U-I相图和熔滴过渡图为主要评价手段,分析了压力环境对脉冲MIG焊的影响规律,总结了脉冲峰值电流和脉冲基值电流的优化对焊接电弧和熔滴过渡稳定性的改善作用. 结果表明,压力环境使电弧燃烧激烈,熔滴过渡不稳定. 脉冲峰值电流的优化能有效提高高气压环境下焊接电弧和熔滴过渡的稳定性. 相比之下,脉冲基值电流的优化虽然对电弧燃烧的稳定性有积极作用,但是效果相对较小. 高压环境下脉冲电流的优化为焊接的稳定性提供有效的技术手段.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配. 借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究. 结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复合焊相一致,由于激光束的指向性,焊缝熔深受激光能量密度影响较大,因此焊缝熔深与激光功率呈正比,与焊接速度、离焦量的绝对值呈反比,焊接电流与光丝间距的影响不大;焊缝熔宽受电弧参数影响较大,且熔宽与熔池面积变化有一一对应关系,熔池面积变大,熔宽增加;余高与熔敷速度有关,因此焊接电流越大、焊接速度越小,余高越大.此外高能量密度激光热源的加入突出了多股绞合焊丝的自旋转特性的优势,特别是焊接电流在130 ~ 200 A范围内,随着焊接电流的增加,多股绞合焊丝的旋转频率增加,旋转特性带来的拓展焊缝宽度及对焊接气孔的抑制等优势更为明显.     

高速TIG-MIG复合焊焊缝驼峰及咬边消除机理

搭建了TIG-MIG复合焊试验平台及电参数-高速图像同步采集系统,进行了一系列低碳钢高速TIG-MIG复合焊工艺试验,研究了高速TIG-MIG复合焊的电弧形态、熔滴过渡及熔池行为对焊缝成形的影响,并确定了合适的匹配参数.结果表明,MIG焊电流在240~300 A,且TIG焊电流与MIG焊电流相当时,TIG-MIG复合焊焊接过程稳定,即使在焊接速度高达2.5 m/min时,焊缝仍无驼峰、咬边等缺陷,与传统MIG焊相比,熔深增加,熔宽减小.TIG-MIG复合焊由于电弧间的相互作用,两电弧指向发生偏转,电弧压力减小,焊接过程不产生弧坑,且熔宽变窄,这是避免驼峰和咬边缺陷的主要原因.