高气压环境脉冲MAG焊气体混合比对焊接稳定性的影响

分析了压力环境下气体混合比对脉冲MAG焊飞溅率及焊缝熔池形状的影响. 结果表明,压力环境下相同比例的保护气体在流速不变的情况下,起活性作用的气体组分相对较多,电弧弧柱紊乱加剧,飞溅剧烈,焊接过程极不稳定. 为获得高气压环境下稳定的焊接过程,减小飞溅率,通过提高混合气体配比中氩气体积分数来降低活性气体造成的能量损失,从而减少飞溅. 防止缺陷的产生. 综合考虑飞溅率、熔滴过渡稳定性及焊缝熔池形状等因素,在0.3 MPa环境压力下使用90%Ar+10%CO₂混合气进行焊接可获得最佳的焊接效果. 气体配比的有效调节对于提高高气压环境下脉冲MAG焊焊接过程稳定性和焊接质量具有显著作用.     

基于电弧声信号的高压干法水下脉冲MIG焊接稳定性分析

高压焊接实验舱的封闭结构特征为电弧声信号在舱内低噪声传播创造了条件。在对传声器校准的基础上,建立了同步采集硬件系统,同步采集不同环境压力下脉冲MIG焊接的电流、电压和电弧声信号,并在时域和频域上分析了不同环境压力下的电弧声信号,研究电弧声信号特征与高气压环境下脉冲MIG焊接过程的相关性。结果表明,电弧声信号可以反映不同环境压力下脉冲MIG焊接的稳定性以及高压环境焊接过程的电弧能量损失,为进一步研究高压干法水下脉冲MIG焊接创造了条件。     

高气压环境下脉冲MIG焊频率优化改善电弧稳定性的研究

对比分析不同压力环境下焊缝宏观图及相应焊接过程的电流、电压信号,并在此基础上分析了电流电压波形图、U-I图和概率密度图,探索脉冲频率对高气压环境下焊接电弧稳定性的影响。试验证实,压力环境下通过提高脉冲频率来补偿电弧弧柱区的能量损失,形成良好的焊接质量方法的可行性。试验证明,在0.3 MPa的压力下,脉冲频率提高到220 Hz,在0.5 MPa的压力下,脉冲频率提高到250 Hz,能够明显改善电弧燃烧的稳定性;实现稳定的焊接过程。为高气压环境下焊接工艺的改进提供有效的理论依据。     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

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.     

脉冲MAG焊弧长稳定性模糊控制的研究

针对脉冲MAG焊焊接时的电弧稳定性控制,采用峰值电压反馈方式,基于PFM调节机理实现脉冲波形的调制,研究了以基值时间Tb为控制量、峰值电弧电压Uf为被控制量,以查表方式实现的模糊控制器.最后通过试验验证,在焊接过程中弧长变化时所设计的模糊控制器可保持电弧的稳定,从而保证焊接过程的稳定.     

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.     

激光增强高压干法水下MIG焊熔滴过渡控制试验

为验证激光对高压干法水下MIG焊电弧稳定性和熔滴过渡控制的影响,搭建了位于高压焊试验舱内的激光增强MIG焊接试验系统,并进行了不同环境压力下激光增强前后的电弧稳定性和熔滴过渡状态对比分析.结果表明,一定功率密度脉冲激光的辅助作用可以克服水下环境压力对熔滴过渡和焊接过程稳定性的负面影响,可以通过脉冲激光控制熔滴尺寸,并且实现熔滴过渡频率与脉冲激光频率保持一致,稳定了焊接电弧,从而提高水下MIG焊过程的稳定性.     

基于电弧电压概率密度铝合金脉冲MIG焊稳定性分析

针对铝合金脉冲MIG焊过程稳定性评估问题,提出了基于电弧电压信号概率密度的分析方法.利用焊接过程电弧电压信号概率密度分布中的第一个峰值与第二个峰值的比值作为评价铝合金脉冲MIG焊过程稳定性的指标,通过对80组焊接试验中的电弧电压信号进行概率密度计算得到每一组概率密度分布中两个峰值的比值以此建立铝合金脉冲MIG焊过程稳定性评价体系.电压概率密度分布中两个峰值的比值越小,焊接过程越稳定;反之越不稳定.     

细丝双弧共熔池脉冲MAG高速焊脉冲参数匹配研究

利用研制的双丝脉冲MAG焊装备及数字化协同控制系统,在协同控制模式主机和从机不同外特性组合方式下,进行了双丝高速脉冲MAG焊工艺试验研究,根据实验结果分析总结出两路脉冲参数最佳配合方式以及相互影响规律.实验表明,通过对双丝脉冲MAG焊工艺实验来掌握主从脉冲参数规律,为最大程度减少主从电弧之间的影响,保证双丝高速脉冲焊接过程稳定,为提高焊缝质量提供了技术指导,具有针对性和实际意义.     

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.     

激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性的影响因素

以低碳钢为研究对象,通过焊接电弧分析仪,对比研究了激光-短路MAG电弧复合热源焊接过程中焊接速度、激光与电弧的相对位置对焊接过程稳定性的影响规律.结果表明,随着焊接速度增加,MAG和激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性都会降低,但由于激光的引入,复合热源在高速焊接过程更稳定.与MAG相比,复合热源可以提高极限焊接速度1倍以上;复合热源焊接过程中,与激光在前引导焊接相比,电弧在前引导焊接过程稳定性更高.     

High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate

A TIG–MAG hybrid arc welding process was proposed to achieve high speed welding. The influences of hybrid arc welding parameters on welding speed and weld appearance were studied through orthogonal experiment and the microstructures and mechanical properties of weld were tested and compared with that of the conventional MAG weld. The TIG–MAG hybrid arc welding speed could reach up to 3.5 m/min for bead-on-plate welding of 2.5 mm thick mild steel plate under the condition of high quality of weld appearance and 4.5 m/min for butt welding of 2 mm thick mild steel plate, respectively. The mechanical properties of hybrid arc weld were not lower than that of the conventional MAG weld. The assistant TIG arc could effectively stabilize the MAG welding current and MAG arc voltage in high speed TIG–MAG hybrid arc welding process. The stable hybridization obtained by balance between TIG and MAG welding current and proper wire-electrode distance was a key factor to stabilize the welding process.     

水下焊接高压空气环境下GTAW电弧特性

利用自制的高压干法水下焊接模拟试验平台,首次系统研究了高压空气环境下GTAW电弧特性.结果表明,空气环境下GTAW电弧的安全压力范围可高达0.7 MPa;高压空气环境下的GTAW电弧电压值为12～19 V,略高于同样压力的氩气环境下氩弧值,其电弧静特性在电流大于50 A时呈上升特性;随着空气环境压力升高,GTAW电弧的弧柱电场强度与阴阳极压降增加,导致电弧静特性曲线上移,其上升率约为5～10 V/MPa.在试验数据的基础上,建立了高压空气环境下的GTAW电弧电压数学模型,该数学模型可用于综合分析计算电弧长度、环境压力和焊接电流对GTAW电弧电压的影响.     

高压钨极氩弧自动焊接

研究了以0．1-0．7MPa压缩空气为舱内加压气体的钨极氩弧自动焊接。在提高高压焊接试验舱舱内设备抗燃性能的同时，供应足够的保护气体，焊接过程稳定。设计了钨极氩弧自动焊接试验样机。采用接触引弧，以高压密封圆形连接器实现了舱内焊接机头线缆的统一穿舱，特别是以弧长代替电压作为控制变量消除了焊接电缆的影响。16Mn平板焊接实验证明，虽然不同空气压力、不同位置实现单面焊自由双面成形的工艺参数明显不同，但是采用脉冲焊接均可以获得性能优良的焊接接头。     

YAG/MAG激光电弧复合焊工艺研究

利用YAG激光焊头和MAG焊枪旁轴复合进行了1Cr18Ni9Ti不镑钢的激光电弧复合焊工艺研究。研究表明：影响复合焊过程的主要工艺参数有激光功率、焊接速度、焊接电流、电弧电压、激光焦点位1、两热源的间距和相对于焊接方向的排列方式等；在一定的焊接工艺条件下所研究的YAG／MAG复合焊具有协同效应。电弧参数测试也表明，当激光与电弧复合的协同效应存在时，复合焊电流高于电弧焊，而电弧电压降低；若电弧采用过大的焊接电流与激光复合，尤其是在较低的焊接速度时，复合焊过程体现不出协同效应．复合焊熔深反而低于激光焊熔深。复合焊激光焦点位置变化对电弧稳定性和熔宽影响小，但获得最大熔深的焦点位王不同于激光焊。激光前置焊比激光后置焊获得的熔深大，两种条件下均在两热源闻距为0.5mm时熔深最大。     

以空气为舱内加压气体的钨极氩弧焊接

研究了1～700 kPa空气作用下的钨极氩弧焊接.气体爆炸试验表明,压缩空气虽然不爆炸但是显著助燃,高压焊接试验舱舱内设备需要采取抗燃措施.采用较大的氩气流量,可以实现高压空气之下良好的电弧和熔池保护.自动焊机用于舱内焊接时,解决了线缆密封、摄像系统适应性等特殊问题,此外,以弧长代替电压作为控制变量消除了焊接电缆影响.16Mn钢平板焊接试验证明,虽然不同空气压力、不同位置实现单面焊自由双面成形的工艺参数明显不同,但是,采用脉冲焊接均可以获得性能优良的焊接接头.