铝合金大厚板的焊缝坡口打磨研究

通过对铝合金大厚板焊缝坡口打磨对焊缝质量的影响及铝合金坡口内的电弧行为分析,可知焊缝坡口打磨不当一方面导致焊缝根部产生未熔合或熔合不良等焊接缺陷,另一方面造成焊接电弧攀升,这是由于最小电压原理与电弧稳定燃烧特性共同作用的结果。针对铝合金大厚板焊缝坡口打磨不当而导致焊接缺陷增加,提出了一系列预防及纠正措施。     

厚壁横梁管激光-MAG电弧复合焊坡口形式及工艺窗口优化研究

针对轨道车辆转向架构架常用20 mm厚壁S355J2H横梁管激光电弧复合焊工艺,从坡口形式、打底焊工艺窗口、盖面焊工艺窗口、焊接气孔抑制等方面进行了优化.结果表明:控制焊缝成形的主要因素有焊缝坡口、光丝间距和激光束离焦量等.采用钝边高度为8 mm、单边20°～25°的Y型坡口,光丝间距DLA=2～4 mm,离焦量-2～0 mm,可以获得表面成形连续的打底焊焊接接头;采用激光功率500～1000 W、电弧电流200～250 A、离焦量-2～0 mm的盖面焊工艺参数,可以获得连续一致、均匀美观,焊缝表面无裂纹、气孔等焊接缺陷的焊缝成形.实现了20 mm厚横梁管激光-MAG电弧复合焊焊接,验证了激光-MAG电弧复合焊接横梁管的可行性.     

超窄间隙焊接坡口宽度与工艺参数适应性研究

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的焊接工艺参数对坡口宽度变化要求严格,需要根据坡口宽度变化相应地进行调整。改变工艺参数,分别对坡口宽度为3.5,4.0,4.5 mm的I形坡口进行焊接试验。结果表明,电弧电压是影响焊缝的表面形貌和成形系数的主要参数,焊接电流是影响坡口根部熔合深度的主要参数,当坡口宽度变化时,以上各工艺参数的匹配关系均需要适当地调整。基于焊缝表面形貌、成形系数和坡口根部熔合深度的要求,给出了3种坡口宽度下的焊接工艺参数。     

坡口形式对半管夹套焊接温度和残余应力的影响

半管夹套焊接时不可避免产生残余应力,容易导致其焊接部位开裂泄漏.文中对不同坡口形式的半管夹套进行焊接试验,并利用有限元软件ABAQUS对焊接温度场及残余应力进行数值模拟.结果表明,不开坡口,加热温度不足以使夹套和筒体接触界面的金属完全熔化;开2 mm平行坡口时,焊缝根部温度未达到熔点,焊缝金属流动不足以填充根部间隙,产生未焊透;开45°外坡口,能保证完全焊透,且焊缝成型较好,焊缝根部的残余应力比不开坡口降低33%,筒体残余应力整体降低35%,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性.在实际焊接时,应开坡口焊接,禁止不开坡口或采用2 mm平行坡口.     

不同焊接方法对E690海工钢气孔规律的影响

E690海工钢采用激光锻造电弧复合焊进行焊接修复。通过显微硬度、残余应力检测评价电弧焊、单光束激光锻造电弧复合焊和双光束激光锻造电弧复合焊3种焊接方法的力学性能和焊缝形貌。采用电弧焊,焊缝产生较多气孔和未熔合;单光束激光锻造电弧复合焊试验表明,经过热力耦合作用,焊接电流、电弧电压分别为108 A和40 V,可以焊接坡口宽度4 mm、坡口深度5 mm的焊缝,进一步增加了焊缝的熔深和熔宽,并且减少了气孔的大小和数量;使用双光束激光锻造电弧复合焊可以在焊接电流、电弧电压平均值分别为70.25 A和33.58 V的情况下有效抑制气孔和裂纹的产生。同时研究了激光波长对焊缝成形的影响,当两束激光波长均为532 nm,激光能量500 mJ,频率为10 Hz,焊道表面及截面形貌的力学性能最佳。     

硝酸吸收塔冷却排管的管板对接焊接头形式改进研究

硝酸吸收塔冷却排管的管板焊接常采用无坡口的角对接接头,这种接头容易产生熔合区偏向,焊缝质量不稳定。采用带槽的对接接头代替无坡口的角对接接头可改善管板的焊缝质量。对这种接头形式的内孔焊焊缝质量进行了可靠性验证。试验证明,带槽的对接接头可用于提高硝酸吸收塔冷却排管的管板焊接质量。     

新型摆动电弧窄间隙GMAW焊缝成形研究

研究开发了一种新型摆动电弧窄间隙GMAW焊接系统,该系统通过控制电弧在窄间隙坡口内横向摆动从而增强对侧壁金属的直接热输入,改善侧壁熔合.结合试验,探讨了电弧摆动、热输入以及焊接速度对焊缝成形的影响,结果表明,采取合适的焊接工艺可以得到表面下凹、侧壁熔合良好的焊缝,同时提高了焊接效率.     

管道窄间隙摆动MAG焊电弧信号偏差提取算法

由于窄坡口焊缝焊接时电弧信号受到电弧偏垂的影响,普通的焊缝偏差提取方法已不适用。所以,在结合普通V形坡口摆动电弧跟踪偏差提取的电流积分差值法的基础上,提出了一种窄间隙焊缝偏差提取算法,并获得了焊接电流信号积分差值△S与焊缝偏差值e之间的关系。为了验证偏差提取算法的精确性,进行了窄间隙坡口焊接试验,将理论计算的焊缝偏差与实际偏差进行了对比,证明了该管道窄间隙焊接电弧信号偏差提取算法的可靠性。     

新型锆合金管棒材焊接性能研究

新锆合金作为燃料棒新一代包壳材料,其焊接质量的好坏将直接影响到反应堆运行的安全性,因此焊缝质量必须得到可靠的保证。为了对新锆合金包壳管进行合理有效的焊接性能评价,根据相关反应堆要求对以新锆合金包壳材料进行焊接工艺试验,通过对新锆合金管材焊接设备、焊接试样的制备、组装、焊接、焊后检验、性能试验等内容进行研究,得出最优的焊接工艺参数。     

MIG焊熔透电弧声小波包频带能量特征提取

焊缝熔透状态的监控对焊接过程质量控制和自动化生产的实现具有重要意义,为此建立了M IG焊熔透电弧声试验系统.通过分析射滴与射流过渡电弧声频谱特征,设计了一套针对电弧声频带能量特征提取的流程.首先对焊接过程拾取的电弧声进行小波降噪;其次采用小波包移频算法进行电弧声频带提取,消除了经典小波包迭代算法由于小波包分解过程中的隔点采样而产生的频率混叠现象;然后计算频带能量并构造其特征向量.结果表明,所提取的频带能量特征能较好的反映焊缝熔透状态,为后续基于电弧声的熔透诊断奠定基础.     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验，重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响，以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数，获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头；试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm，背面焊缝余高为0.17 mm，正面焊缝宽度为14.20 mm，正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验，角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹，试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

弓形半管夹套焊接工艺仿真

以120°圆心角所对应的弓形半管夹套为研究对象，建立夹套与釜体简化模型，利用SYSWELD焊接软件对内外角平分线坡口及未开坡口下的夹套模型先进行传热分析，再将温度场结果输出作为残余应力场的预定义场，重点研究了半管夹套的焊接应力场的变化规律。结果表明，外角平分线坡口的弓形半管夹套根部更容易焊透，而且残余Mises应力的峰值最小；在工程中半管夹套的焊接时，应该使夹套与筒体分开一定距离，使更多的焊材能够流进焊缝处，能够减少筒体厚度方向残余应力的产生；结合焊缝3条路径上的残余应力分析得出，开外角平分线坡口的弓形半管夹套具有更好的应用性。     

窄间隙P-MAG焊电弧行为及信号传感特征分析

通过试验研究了坡口角度对电弧形态、熔滴过渡以及电弧信号特征的影响规律.结果表明,坡口角度越小磁偏吹越严重,并引起了熔滴过渡路径和电弧信号的改变.分析了窄坡口P-MAG摆动焊接的信号特征,发现当焊枪摆动中心偏离焊缝中心时,焊枪摆动到左右极限位置时的电弧信号存在明显差异——在焊枪偏向侧壁的一侧,焊枪远离侧壁运动过程中的电弧特征参数变化率远大于焊枪朝向侧壁运动过程电弧参数变化率,而在焊枪远离侧壁的一侧,侧壁位置的电弧参数不存在这种差异.焊枪偏离焊缝中心时在左右极限位置的电弧信号差异可以用来跟踪焊缝中心.     

摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理;分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律;探讨了常见干扰因素的影响,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

埋弧自动焊工艺参数控制

分析了焊接电流、焊丝直径、电弧电压、焊接速度、焊丝倾斜角度、坡口形式、焊丝伸出长度、焊剂层厚度等因素对埋弧自动焊焊缝质量的影响。通过对实验及现场实际焊接参数的整理分析,得出保证焊接质量的参数控制表,以供参考。     

不锈钢储罐DP-TIG焊接技术研究

针对不锈钢储罐的特征及实际生产工况要求,提出了一套高效优质的DP-TIG焊接技术解决方案,并开展了相应的研究工作.结果表明,DP-TIG焊接技术可通过电弧穿孔效应增加焊接熔深,实现单面焊双面成形,焊缝质量满足行业标准要求;对坡口间隙、角度及错边等实际复杂工况适应能力强;焊接过程无需坡口,耗材少,生产成本低;焊接工艺参数简单,调整方便,人员操作技能要求低.该技术已成功应用于不锈钢低温储罐、医疗器械等行业中,改变了原有生产方式,焊缝质量优、焊接效率高,满足用户生产需求.     

基于正交试验旋转电弧传感器焊缝跟踪工艺参数的优化

为了实现基于旋转电弧传感器的焊缝跟踪,并获得良好质量的焊缝,需要通过试验去确定最佳焊接参数。为了减少焊接试验的工作量、降低研制成本,采用正交试验设计法合理安排Q235钢板的机器人焊接工艺评定试验,以数理统计方法分析各焊接参数对焊缝质量影响的主次顺序。研究了旋转电弧传感器的旋转频率、焊炬高度、焊炬旋转半径和焊接电流四个主要影响因素对焊缝成形、电流信号特征和抗拉强度的影响,为后续的焊缝跟踪提供优化的焊接参数。     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

奥氏体不锈钢管子-管板焊接熔敷顺序的研究

分析了奥氏体不锈钢换热管与管板焊接的熔敷顺序,采用相同的母材材质和规格、相同的焊接参数,分别采用先自熔后填丝、先填丝后自熔以及单层焊(填丝)三种熔敷顺序进行了焊接试验。并通过对三种焊缝接头的角测量实验、宏微观试验、铁素体试验以及拉脱力试验等对比试验发现,如果采用先自熔后填丝的熔敷顺序,第一层电弧直接对坡口根部加热,有利用根部熔合和增加熔深,保证密封性能,第二层填丝方式可以保证接头的强度;而先填丝后自熔熔敷顺序的优点是第一层保证接头性能和密封性,第二层电弧可以优化第一层焊缝,同时修饰焊缝,焊缝成形美观。无论哪一种熔敷顺序,都可以满足管子-管板焊接的标准要求。     

基于电信号的超窄间隙焊接电弧稳定性分析

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接过程中,电弧形态对坡口宽度的变化非常敏感,焊接电弧的稳定性对焊接质量的好坏至关重要。通过对焊剂带约束电弧超窄间隙焊接过程电弧电压和焊接电流信号的采集与分析,提出了基于电弧电压信号波动性CΔ和周期性σs的电弧稳定性判断指标。试验结果表明,所提方法可以有效反映焊剂带约束电弧超窄间隙焊接过程中的电弧稳定性。当σs0.05且CΔ0.3时,焊接过程的电弧稳定性比较好,可以得到质量较好的焊缝。