外加磁场对高速GMAW电弧和熔池行为的主动调控效应

在熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)过程中,当焊接速度超过临界值后,焊缝成形变差,出现咬边和驼峰焊道,无法满足生产要求。研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。自主研发外加磁场发生装置,向熔池施加横向电磁力,对后向液体流进行主动干预,并调控熔池流态,从而抑制驼峰焊道的形成。在Q235低碳钢板上开展焊接工艺试验,获得了不同磁感应强度下的焊缝表面成形;采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧和熔池图像,分析外加磁场对电弧形态、熔池流场和焊缝成形的影响规律,初步揭示外加磁场抑制驼峰焊道的机理。试验结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,减小后向液体流的动量,并能有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度。     

双频调制脉冲TIG打底焊电弧-熔池行为分析

为提高中厚板核容器焊接制造效率、质量稳定性及满足无衬板打底单面焊双面成形的工艺新要求,设计小角度、大钝边Y型坡口平板对接焊接结构,建立双频调制脉冲TIG焊接试验控制系统,开展多组低频脉冲和双频调制脉冲焊接工艺对比试验,获得坡口角度60°、钝边5mm的试板对接可靠打底单面焊双面成形焊缝。进一步研究分析双频调制脉冲电弧、熔池动态行为变化及熔池表面温度场的演化规律,探究讨论双频调制脉冲电流作用下焊缝熔深增加的原因。结果表明,双频调制脉冲电弧因高频脉冲电磁压缩作用具有更高的能量密度和更强的电弧穿透力,使熔池底部极易形成液态金属薄膜并穿透形成熔孔;同时,双频调制脉冲电弧减弱了熔池顶底部液态金属能量波动,增强熔池热惯性,有效降低熔池凝固速率,增加了焊缝熔深,为熔池单面焊双面成形提供良好的热力动态平衡条件。     

CO2混合气体保护焊仰焊单面焊双面成形

一、概述随着科学技术的发展，各种焊接技术也在不断更新。在各种焊接工位中，仰焊单面焊双面成形比较难掌握，CO2混合气体保护焊相对而言比较容易一些。仰焊单面焊双面成形焊接工艺是在焊缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊，正、反双面成形。在焊接过程中，随着电弧热源的稳定，高温液态熔池处于悬空状态，要随时观察熔孔的大小。液态金属池沿前端线熔化，沿后端线结晶，形成焊道。     

活性剂焊接技术的研究

活性剂焊接是近十年来发展起来的增大焊接熔深，改善焊缝成形和焊接质量，提高焊接生产效率的新技术。早期主要集中在A—TIG焊，已在碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金的焊接中有了成功的应用，对于铝镁合金的活性剂焊接技术也在研究中。目前研究认为活性剂提高熔深的机理一是活性剂可影响电弧特性，提高电弧的能量密度和作用于熔池的电弧力，二是活性剂影响了熔池的表面张力而提高了焊接熔深，或是2种原因兼而有之。随着A—TIG焊应用的成熟，活性剂焊接拓展到MIG焊、等离子弧焊和激光焊中的应用成为活性剂焊接发展的一个方向，在提高熔深，改善焊缝成形方面有了初步的效果。     

MAG-TIG双电弧共熔池热源打底焊接自由成形研究

打底焊接是中厚板多层多道焊接中的关键环节,对接头性能有着至关重要的影响。基于船舶制造、海洋工程、重型机械等行业中厚板结构件打底焊接时存在的自动化程度低,生产效率低等问题,本试验采用熔化极活性气体保护焊-钨极氩弧焊(Metal active gas-tungsten inert gas,MAG-TIG)双电弧共熔池热源焊接技术对厚度为20 mm的Q235-B板材进行打底焊接自由成形工艺研究及机制分析,采用高速摄像系统对TIG电弧作用前后电弧等离子体行为和熔池流动形态进行观察。试验结果表明:MAG-TIG双电弧共熔池热源打底焊接时,TIG电弧对MAG电弧有电磁排斥作用的同时还对熔池流动及热量传递有调控作用;结合焊接电弧等离子体行为与熔池流动形态分析发现,打底成形稳定性最佳时,TIG电弧加速焊接熔池中液态金属向后上方流动,促进热量向后传递,使得熔池前端底部及板材钝边处液态金属减少,受力易于平衡及稳定,可获得熔透均匀、连续、稳定的打底背面成形。     

低电流TIG电弧辅助MIG高速焊咬边缺陷抑制机理及措施的研究

基于温度场、流场、熔滴过渡以及电弧形态检测,开展低电流钨极氩弧焊(Tungsten inert gas welding,TIG)辅助熔化极惰性气体保护(Metal inert gas welding,MIG)高速焊工艺试验。从传热、传质以及受力等角度分析低电流TIG辅助电弧对高速MIG咬边缺陷的抑制机理,并分析各工艺参数对最终焊缝成形的影响。相比常规MIG高速焊,低电流TIG辅助电弧能有效降低MIG高速焊前部熔池边缘的温度梯度,延长熔池存在时间,促进液态金属向焊缝边缘填充。电弧力和熔滴冲击力是影响高速焊咬边缺陷的主要作用力,低电流TIG辅助电弧对MIG熔滴冲击力改变较小,但两电弧耦合后,电弧静、动压力明显降低,可有效地抑制MIG高速焊中咬边缺陷的产生。此外,正交工艺试验显示,丝-极间距和焊枪倾角是影响复合焊工艺的重要参数,而钨极距工件距离和TIG焊接电流则对咬边缺陷的影响较小,通过对丝-极间距和焊枪倾角的调节能快速实现该复合焊工艺参数的优化,抑制咬边缺陷。     

排布方式对铝合金激光-MIG复合横向焊接特性的影响

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas,MIG)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-MIG电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴过渡形式以及焊缝成形规律的影响。试验结果表明,异面引导复合焊接方式对焊缝成形有明显改善作用,焊缝表面熔宽减少、中心线偏移和咬边缺陷得到有效抑制。采用同面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔后方,熔池下侧熔融金属大量堆积并产生周期性的波动,导致焊缝结晶组织出现了分层现象;而采用异面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔下方,并且熔滴在熔池中的落点位置与同面引导方式相比要偏上,熔滴过渡频率稍低,此时熔池中熔融金属分布较为均匀,熔池下部堆积金属较少,有效抑制了焊缝的下塌和咬边缺陷。     

不锈钢AA-TIG焊接法

针对不锈钢,提出一种新型活性TIG焊方法——电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊。采用CO2+Ar作为小电流钨极电弧的保护气体进行单弧AA-TIG焊,分别研究小电流钨极电弧和正常TIG焊工艺参数对焊缝熔深的影响,并针对试验范围内的最佳焊接规范研究不锈钢AA-TIG焊的焊缝成形、焊缝显微组织、化学成分和焊缝性能。采用AA-TIG焊可以单道焊透10mm厚的不锈钢板材,单面焊双面成形。与传统TIG焊相比,焊缝组织和化学成分几乎没有变化,焊缝的耐Cu/CuSO4腐蚀性能和低温冲击韧度都满足相关标准要求。     

2219铝合金变极性等离子横焊接头缺陷机理研究

通过对厚度为8 mm的2219铝合金横焊过程中的高速摄像观察及典型接头金相分析研究,阐述了横焊接头典型咬边及气孔缺陷成形机理。结果表明,横焊过程中,小孔熔池形成过程中受力的平衡与稳定,是焊缝成形的前提与基础;焊缝背面受力失衡且金属流动性差是造成背面咬边缺陷的原因;在电弧力及熔池重力的共同作用下,金属湿润铺展受到阻碍是焊缝正面咬边缺陷的成因;重力向下,浮力向上,熔合线附近冷却速度较快,导致气孔来不及逸出而在焊缝上侧聚集。     

焊接速度对电弧增材熔池流动及焊道形貌影响的数值模拟研究

焊接速度对电弧增材成形过程中传热传质以及焊道成形有重要影响，为探究其影响机理，建立TIG电弧增材成形过程的三维瞬态数值模型，采用VOF方法追踪熔池自由界面，研究不同焊接速度下单道熔积成形过程中的传热及熔池流态，并分析焊接速度对单道焊道形貌的影响。数值模拟结果表明，随着焊接速度减小，熔池的热积累增强，体积增大，熔池表面峰值温度提高，弧坑深度也加深；同时，在电磁力和熔池表面力的共同作用下，熔池表面流速峰值随焊接速度减小而减小，熔池内部流速增大，对流更充分。此外，随着焊接速度减小，成形焊道的宽度和高度均有不同程度的增加。相同条件下的试验与数值模拟的焊道轮廓对比验证了数值模拟结果的有效性，研究结论可为电弧增材技术的工艺参数调控提供理论支撑和依据。     

不锈钢壳体焊接机器人工作站

依据生产实例介绍了机器人焊接工作站的设计方法;并详细例举了薄不锈钢板焊接工作站的工位布局、工作站夹具设计原理;最后简要介绍了工作站的电控系统和气动控制系统。     

搅拌摩擦焊接技术研究进展

介绍了搅拌摩擦焊接技术的焊接工艺、焊接机理、焊接数值模拟及难点,提出应从复合搅拌摩擦焊接技术工艺和搅拌头的再设计等途径解决搅拌摩擦焊接高熔点合金与黑色金属的技术问题。     

焊接学科的发展与焊接分会的作用

介绍了焊接学科及焊接行业的发展现状，叙述了焊接分会在促进焊接学科发展中的作用及取得的成绩。     

超塑性固态焊接研究进展

主要介绍了超塑性固态焊接原理和应用研究现状,概述了国内外超塑性焊接研究的最新进展,并对热点问题的研究进行了评述,重点介绍了常见的超塑性固态焊接方法,展望了超塑性固态焊接的发展趋势,进一步指出应深入研究超塑性变形规律,扩大超塑性焊接材料的应用范围。     

SA203 Cr．E 的气体容器的焊接工艺评定

为保证用12 mmSA203Cr．E板材焊接制成的气体容器的产品质量,在正式加工前进行焊接工艺评定,及拉伸、弯曲等一系列的焊接试验。从试验结果及投入使用后的情况反馈来看,所制定的焊接工艺是可行的。     

汽车零部件焊接工艺研究

通过研究汽车零部件焊接工艺,揭示汽车焊接工艺发展趋势。方法对CO2保护焊、电阻焊、激光焊的优点进行概述,并对激光焊接工艺在车身制造、零部件制造的应用以及复合激光焊的应用进行研究。汽车零部件焊接工艺应满足汽车车身结构多方面的要求,确保整车品质,必须根据不同材料采用不同的焊接工艺。我国汽车的整体焊接工艺水平,和国外先进的焊接技术还有一定的差距。因此,必须坚持技术创新,大力加速发展高效节能的焊接新工艺及新设备。     

汽车零部件焊接工艺研究

通过研究汽车零部件焊接工艺,揭示汽车焊接工艺发展趋势。方法对CO2保护焊、电阻焊、激光焊的优点进行概述,并对激光焊接工艺在车身制造、零部件制造的应用以及复合激光焊的应用进行研究。汽车零部件焊接工艺应满足汽车车身结构多方面的要求,确保整车品质,必须根据不同材料采用不同的焊接工艺。我国汽车的整体焊接工艺水平,和国外先进的焊接技术还有一定的差距。因此,必须坚持技术创新,大力加速发展高效节能的焊接新工艺及新设备。     

半自动焊在平地机铲刀体焊接上的应用

为提高平地机铲刀体焊接效率,根据铲刀体的结构特点,改进拼焊工艺,设计新的焊枪夹具,实现了铲刀体导板的半自动焊。半自动焊具有操作方便,焊接效率高,焊缝质量高,成本低廉,劳动强度低等特点,对类似结构件的焊接有较高的应用推广价值。     

焊接自动化技术研究

阐述了焊接技术在制造业中的重要用途,焊接技术的应用领域已经涉及几乎全部工业制造领域。主要介绍了焊接技术的发展过程以及焊接自动化技术在国内外的发：展现状。随着焊接工件结构形式越来越复杂,对焊接技术的要求也大幅度提高,焊接专机在机械制造行业中的使用优势则越发明显。     

齿盘堆焊开裂后二次补焊对产品质量的影响

针对高硬度、高耐磨堆焊焊条的应用特点,研究了ZG32Cr06调质态堆焊工艺和补焊工艺以及其对基体材质组织的影响,探讨了堆焊裂纹形成的内在规律,分析了该工件焊接裂纹补焊的可能性以及补焊后对原组织的影响,并分析了堆焊及补焊裂纹形成的原因。研究发现,堆焊硬化层组织内应力很高,熔合线非常窄,承受剪应力的能力弱。堆焊熔池温度、冷却速度、堆焊层气体含量是堆焊裂纹产生的3个主要原因。二次裂纹的产生主要发生在一次堆焊工艺冷却速度较快、内应力较大的齿盘上。