脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明,脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大,当脉冲频率大于100 Hz时,才能建立稳定的间接电弧;随着脉冲频率的增加,熔滴过渡路径的数量减少,更有利于形成均一的焊道;随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流变异系数减小,焊接电流和焊接电压的波动程度减小,三丝间接电弧焊的稳定性提高.     

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。     

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.     

不锈钢的药芯焊丝焊接过程中熔滴过渡行为分析

采用高速摄像与电信号同步分析系统分析不锈钢药芯焊丝焊接过程中的熔滴过渡和电流电压波形特点。结果发现,当电流为150 A时,焊接时容易出现短路过渡,引起飞溅,电弧形态不太稳定,主要过渡方式为非轴向大滴排斥过渡;随着电流增大,电弧趋于稳定,飞溅明显减少,表面张力对熔滴过渡起一定作用;当电流达到240 A时,无短路过渡现象发生,几乎无飞溅产生,电弧形态基本保持不变,焊接过程稳定。焊接过程中焊丝与熔池间形成的渣柱有助于熔滴脱离焊丝进入熔池。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

A novel molten wire tungsten inert gas welding process

ABSTRACT

A novel molten wire tungsten inert gas welding process was presented. In this process, a welding arc is used to melt the workpiece, and a melting arc is used to melt the feeding wire. Metal transfer is separated from the melting of the wire and the workpiece, and the arcs are stable no matter the droplet transfer mode is spraying or globular. The spatter rate in the process is close to zero. Mechanical properties of low carbon steel joint bonded with this process are superior to those bonded with the metal inert gas welding process.     

短路过渡CO2焊接熔滴尺寸控制

分析了短路过渡CO2焊接的熔滴形成过程及焊接电流波形对熔滴形状及短路过渡历程的影响规律,对采集获得的焊接过程中的焊接电流信号进行数学处理,采用最小二乘法建立了波形控制短路过渡焊接的焊丝熔化模型.在此基础上,通过控制燃弧初期脉冲电流的宽度调整燃弧能量的大小,对熔滴尺寸控制进行了试验研究.结果表明,随着燃弧脉冲电流宽度的增加,熔滴尺寸单调增加,这说明改变燃弧初期脉冲电流的宽度可以有效地控制燃弧能量和熔滴尺寸的大小.     

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。     

Development of low spatter CO2 arc welding process with high frequency pulse current

Abstract

Metal transfer phenomena and spatter generation in CO₂ arc welding with a solid wire were investigated, and a low spatter welding process using a high frequency pulse rectangular current was developed. The optimal conditions of high frequency pulse CO₂ arc welding were determined to be a peak current of 450–550 A and pulse frequency of 450–750 Hz. These high frequency pulse currents influenced the droplet oscillation due to resonance between the applied pulse frequency and the natural frequency of the droplet. A droplet was regularly transferred by 9–11 pulses, and the average interval of metal transfer was ～16 ms, which was half of that in conventional CO₂ arc welding. The average droplet weight is 34 mg, showing a large reduction in comparison with that of the conventional method. As a result, the total spatter weight was reduced by 70% in comparison with the conventional method, and particularly large spatters more than 0·5 mm in diameter were reduced from 25 to 3 mg s^?1.     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.     

Obtaining residual stress along weld beads by means of analytical and experimental methods

In CO₂ arc welding of solid wire, metal transfer phenomena and spatter generation are investigated with rectangular pulse current, and a low spatter CO₂ arc welding process with high frequency pulse current is developed. The optimal conditions of high frequency pulse CO₂ arc welding are in the range of peak current: 450–550 A and pulse frequency: 450–750 Hz. These high frequency pulse currents have the effect of droplet oscillation due to resonance between applied pulse frequency and the natural frequency of the droplet. The droplet is transferred consistently every 9–11 pulses and the average interval of metal transfer is about 16 ms which is reduced to half that of conventional CO₂ arc welding. This average droplet weight is 34 mg, showing a large reduction in comparison with that of the conventional method. As a result, total spatter weight is reduced by 70% in comparison with the conventional method, and especially, large spatters more than 0.5 mm in diameter are reduced from 1.5 to 0.2 g/min.     

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.     

多电极电弧焊接技术的研究现状及展望

介绍了几种多电极电弧焊接技术的基本原理、工艺特点及发展历程,主要包括Tandem焊、三丝焊、等离子-MIG复合焊、多电极并联钨极氩弧焊、旁路电极GMAW焊接工艺、Arcing Wire GTAW焊接工艺、叉耦合电弧焊接方法等,根据耦合形式的不同将其分为共工件端弧焊技术、共焊枪端弧焊技术及交叉耦合弧焊技术三类,并展望了多电极电弧焊接技术未来的研究动向。