精密脉冲TIG焊接中的弧长跟踪技术

在研究小电流脉冲TIG焊接弧压与弧长对应关系的基础上 ,提出了一种新的基于硬件电路的弧长传感与控制技术 ,并建立了相应的弧长跟踪系统。工艺试验表明 ,采用该技术可实现较宽电流范围内的脉冲TIG焊及直流TIG焊的弧长跟踪控制 ,在平均焊接电流 2 0A ,弧长给定为 1mm时的弧长跟踪静态误差为± 0 .1mm。整个系统控制精度高 ,动态响应快 ,运行可靠。该技术较好地解决了常规的弧长跟踪方法所无法解决的复杂曲面薄壁不锈钢试件焊接过程中的弧长跟踪问题 ,取得了较好的工艺效果     

氩弧焊装置及应用技术讲座：第七章 TIG焊接工艺实例（下）

二、特种钨极氩弧焊 1.钨极脉冲氩弧焊这种方法是在普通钨极氩弧焊基础上发展起来的一种新工艺。它的特点是用一种人为的有规律变化的供电方式供给电弧,代替常用的恒定电流供电方式,从而达到控制焊接过程的目的。如图7所示。脉冲焊扩大了气体保护焊应用范围,提高了焊接质量,改善了工艺过程,为实现焊接过程的机械化和自动化提供了广阔的前景。国外已把脉冲TIG焊成功地用到核反应堆管板焊接:还有用脉冲TIG焊接铝管道,不仅焊缝质量显著提高,而且大大降低了生产的成本等。脉冲TIG焊表现出很大的优越性:     

交直流脉冲TIG焊在薄壁紫铜管焊接中的应用

研究了交直流脉冲TIG焊在船舶薄壁紫铜管中的焊接应用。通过对交直流脉冲焊接电流的分析,提出了采用直流脉冲TIG焊焊接打底层,交流脉冲TIG焊焊接盖面层的方法。采用该方法,既保证了薄壁紫铜管打底层焊缝的单面焊双面成形,又保证了盖面层焊缝焊接时,不会因为温度过高而使打底层产生焊瘤。焊后对薄壁紫铜管的焊缝进行检验,射线底片显示该方法焊接的焊缝质量等级为Ⅰ级,力学性能和金相检测也均合格,为提高船舶产品中薄壁紫铜管的焊接质量提供了参考。     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

纵缝等离子弧/TIG焊接系统

纵缝等离子弧/TIG焊接系统适用于低碳钢、不锈钢等材质正面压紧情况下的对接焊接,实现单面焊双面成形,焊接工艺方法为等离子弧焊接、钨极惰性气体保护焊以及等离子弧焊+TIG焊。该专机采用悬臂结构,适合于平板对接、U形板工件对接、圆柱类工件直缝焊接。     

铝合金薄壁构件悬空自动脉冲TIG焊

本文介绍了交流钨极脉冲自动氩弧焊断续器的设计,应用正极性半波峰值控制法自动调节弧长,以及侧向靠轮自动跟踪等新技术。并在此基础上进行了LF21薄壁构件悬空自动脉冲TIG焊的试验研究。采用此方法焊接的飞机副油箱完全符合产品技术要求。     

基于钨极倒影的GTAW三维焊缝位置检测

为了同时实现钨极惰性气体保护焊(GTAW)中弧长控制和焊缝跟踪,文中提出一种基于钨极倒影的焊缝位置检测新方法.该方法将所研制的视觉传感器固接于焊枪上,从侧前方观测熔池,拍摄得到的图像包含有钨极前端、熔池前部、焊缝棱边以及钨极在熔池中所成的像等元素.通过所提出的基于实际钨极中心线约束的弧长算法和基于熔池水平约束的钨极左右偏差算法,计算得到焊缝相对钨极的三维位置,以此为控制量可以实现三维精密焊缝跟踪.结果表明,该方法是有效的,检测精度达到±0.1mm,满足精密焊接应用要求.     

紫铜衬垫在薄壁筒体焊接中的使用

脉冲钨极自动氩弧焊焊接薄壁圆筒形压力容器时,虽然由于线能量(热输入)容易控制,用悬空的单面焊双面成形工艺比连续电流钨极氩弧焊容易得到Ⅰ级焊缝。但是当工件的椭圆度较大时,焊接规范很难掌握,背面焊漏高度不易控制,尤其在背面焊漏高度要求较严时很难达到设计要求。为了保证焊缝质量,采用紫铜衬垫是一种较好的方法,而紫铜衬垫的尺寸规格对产品的质量则非常重要。我们的产品是一个1.5mm厚的薄壁     

耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺

将耦合电弧钨极和GPCA焊方法结合,形成了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊方法,该方法可实现深熔深高速度焊接.对比分析了在较高焊接速度时常规TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和截面形貌,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可避免咬边和驼峰焊道的产生,并且焊缝熔深有所增加.耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验表明,焊缝熔深和熔宽随焊接速度的减小和外喷嘴位置的升高而增大,随着弧长和外层氧气流量的增加先增加后略有减小;随着焊接速度的减小,弧长和外层氧气流量的增大,焊缝咬边减轻,外喷嘴相对高度变化时焊缝均未出现咬边.     

焊接速度对不锈钢薄板钨极氩弧焊接头组织性能的影响

用WSM-315逆变式数控直流脉冲氩弧焊机对304奥氏体不锈钢薄板进行无填丝钨极弧焊(TIG)焊接实验。采用光学显微镜、显微硬度计、万能试验机对焊接接头的组织及力学性能进行观察、测试及分析,研究不同焊接速度对304奥氏体不锈钢薄板接头组织性能的影响。结果表明:304不锈钢TIG无填丝焊接接头组织由奥氏体和δ铁素体组成,焊速对焊缝的δ铁素体的形态和数量有重要影响。随着焊接速度增大,焊缝区组织δ铁素体数量增大,晶粒紧密排列。随着速度变快,焊缝硬度逐渐增加,断后伸长率先减后增。     

Realizing precision pulse TIG welding with arc length control and visual image sensing based weld detection

Methods of arc length control and risual image based weld detection for precision pulse TIG welding were investigated. With a particular all-hardware circuit, arc voltage during peak current stage is sampled and integrated to indicate arc length, deviation of are length and adjusting parameters are calculated and output to drive a step motor directly.According to the features of welding image grabbed with CCD camera, a special algorithm was developed to detect the central line of weld fast and accurately. Then an application system were established, whose static arc length error is 0. 1 mm with 20 A average current and 1 mm given arc length, static detection precision of weld is 0. 01 mm, processing time of each image is less than 120 ms. Precision pulse TIG welding of some given thin stainless steel components with complicated curved surface was successfully realized.     

气体熔池耦合活性TIG焊方法

提出了一种新型活性TIG焊方法——气体熔池耦合活性TIG焊,即GPCA-TIG焊.该焊接方法将气体分两层流动,内层气体采用惰性气体起到保护熔池的作用;外层气体则为含活性元素O的气体,将活性元素O引入熔池金属,达到增加熔深的目的.文中以SUS304不锈钢为焊接母材,研究了GPCA-TIG焊接法对焊接电弧及焊缝成形的作用,以及该方法主要工艺参数对焊缝熔深和深宽比的影响.结果表明,在相同参数下,与常规TIG焊方法相比,GPCA-TIG焊可不开坡口一次性焊透8 mm不锈钢板,焊接效率明显提高.同时采用该方法,可以有效避免钨极的氧化烧损.     

1Cr18Ni9Ti与1Cr13不锈钢的焊接试验

通过钨极氩弧焊方法,对 1Cr18Ni9Ti 与 1Cr13 实施焊接.采用光学显微镜、扫描电镜对 1Cr13 马氏体型与 1Cr18Ni9Ti 奥氏体型不锈钢焊接接头进行金相组织、断口形貌观察及分析;利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量焊接接头的力学性能;并通过海水模拟溶液浸泡试验,测量焊接接头极化曲线和交流阻抗谱.结果表明,通过手工钨极氩弧焊,采用直流正接接法,在合适的工艺下(焊接电流为 80 A,焊接速度为 110 mm/min),能够获得外观平整、组织均匀,力学性能与电化学性能符合要求的焊接接头.

Abstract：

The stainless steels of 1Cr18Ni9Ti and 1Cr13 were welded through deterministic craft by tungsten inert-gas (TIG) welding. The microstructure and fracture pattern of weld joints of 1Cr13martensite and 1Cr18Ni9Ti austenite stainless steels were observed and analyzed by means of LOM and SEM, the mechanical properties of the weld joints were measured with micro-hardness tester and electronic universal stretcher, and the polarization curves and AC impedance spectroscopy of weld joints were tested by seawater immersion test of simulation solution. The results show that adopting manual TIG welding through electrode negative to direct current soldering machine to weld 1Cr18Ni9Ti austenite stainless steel and 1Cr13 martensite stainless steel is feasible; under suitable process (welding current is 80 A, welding speed is 110 mm/min), weld joints can obtain good appearance and uniform structure; mechanical properties and galvano-chemistry properties can meet use requirements.     

小口径钢管全位置脉冲TIG多层焊的组织分析

采用全位置脉冲TIG焊技术对小口径钢管环缝进行焊接，焊接采用TIG焊打底＋TIG填丝的多层焊工艺，分析了打底焊及每层填丝焊接完成后的打底层焊缝组织。结果表明，采用多层焊工艺可以很好地避免焊缝及热影响区的扩大，并且后焊层对前焊层的再加热作用，可细化晶粒，改善组织。     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

铈钨电极在GTAW／PAW不锈钢焊管生产中的应用研究

钨极的耐用性,即钨棒端部形态在电弧电极高温条件下保持稳定工作的时间长短,是直接影响不锈钢焊管焊缝质量及生产率的关键因素。针对国内焊接行业有关铈钨电极不适合大电流GTAW及PAW不锈钢焊管生产使用的观点,通过多年的试验研究及生产实践,并结合国外的相关理论研究成果,阐明了巾3．2～4．8mm大直径铈钨电极只要正确把握钨极端部刃磨要求及焊接电弧的参数条件,是完全能够满足在大电流GTAW及PAW不锈钢焊管生产中的使用要求的。     

20/0Cr18Ni9复合管焊接工艺和接头的抗腐蚀性能

研究了薄不锈钢内衬复合管的焊接工艺和焊接接头的抗腐蚀性能。采用背部充氩保护的钨极氩弧焊(TIG)和超低碳奥氏体不锈钢焊丝TGS—309L焊接20／0Crl8Ni9复合管的第1层焊缝，焊后利用金相显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析方法对焊接接头的化学成分、金相组织、显微硬度以及抗腐蚀性能进行了研究。结果表明：焊缝成形良好焊缝成分和金相组织能保证复合管使用过程中的强度和抗腐蚀性能要求。     

微束等离子弧焊焊接不锈钢筛网的研究

不锈钢筛网是由不锈钢丝线编制而成,由于材料丝径细且界面多,焊接工艺上有一定的难度。TIG焊、激光焊、钎焊等焊接方法由于工艺、成本等原因都不是筛网焊接的最佳选择,而微束等离子弧焊具有拘束度高、能量密度高等特点,特别适合不锈钢筛网的焊接。实验中采用自主研制的微束等离子弧焊接系统,在主弧电流小于3A下,进行了不同焊炬高度和不同焊接速度的对接试验,最终取得了良好的不锈钢筛网焊接效果。在此基础上,分析了焊接速度和焊炬高度等因素对焊接质量的影响。