熔化极气体保护焊焊接过程的分析

以流体动力学、电磁理论及VOF法(Volume of Fluid Method)为基础建立了熔滴过渡的动态模拟模型,模型中考虑电磁收缩力、表面张力、等离子流力的影响。利用建立的模型模拟了熔滴的形成、长大及脱离过程,计算了电流对过渡熔滴尺寸及频率的影响,计算结果与实验结果吻合较好。计算了不同阶段的熔滴中的流场,并利用计算的流场分析了熔滴的脱离机制。     

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊过程模拟及控制

采用等效电流路径的方法建立双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊耦合电弧的动态数学模型,模拟表征焊接过程稳定性的电流、净干伸长信号的变化,得到与实际焊接过程相似的模拟结果。在此基础上,针对焊接过程中耦合电弧形态的剧烈变化会影响焊接过程稳定性与焊接质量的问题,提出通过调节旁路弧长控制耦合电弧稳定性的方案,并利用Matlab/Simulink软件和xPC-target快速原型控制平台,对控制方案进行模拟、分析、预测与试验。结果表明:所建立的数学动态模型能很好地反映双丝旁路耦合电弧高效GMAW焊接过程;模拟分析旁路弧长控制方案可以有效地解决焊接过程稳定性的问题;控制试验实现了焊接过程的稳定控制并获得了成形良好的焊缝形貌,验证了模拟阶段的分析与预测。     

混合气体在熔化极气体保护焊中的实践分析

随着科学技术的发展,焊接技术在不断地进行改革。熔化极气体保护焊是实际的焊接生产中应用比较广泛的—种焊接方法,近些年来混合气体逐渐的应用于熔化极气体保护焊的方法之中。不同的混合气体成分以及不同混合气体的配比对于熔化极保护焊的工艺性能以及焊接的效果质量的影响也有所不同。本文阐述了混合气体在熔化极保护焊中的现状以及不同的混合气体的组成配比在熔化极气体保护焊中的效果。     

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊旁路熔滴过渡行为的模拟与分析

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊过程中,由于旁路电弧选择了直流正极性接法,采用常规纯氩气保护时旁路熔滴体积较大且过渡过程不稳定。为此,提出采用80%Ar+20%CO_2作为保护气体,通过改变熔滴表面的受力形式,改善旁路熔滴过渡过程。在此基础上,通过建立可以描述旁路熔滴过渡行为的动态数学模型,模拟分析不同受力形式下的旁路熔滴直径变化与过渡过程。结果表明:采用纯氩气保护时,不同旁路电流参数下的旁路熔滴直径为2.6~3.3 mm且难以过渡,采用80%Ar+20%CO_2混合气体保护时,旁路熔滴直径减小至0.6~1.1 mm且过渡频率加快;通过模拟分析不同保护气体成分下电磁力对旁路熔滴过渡的影响,发现采用80%Ar+20%CO_2混合气体保护时旁路熔滴直径减小了50%,与试验结果基本一致,证明了富氩保护气体中加入CO_2可以使得电磁力重新促进旁路熔滴向熔池过渡,从而改善了旁路熔滴过渡过程。     

熔化极气体保护焊修复导电横臂

新钢第一炼钢厂精炼炉导电横臂在工作中,承受高度受迫振动,导致导电横臂端部的电缆连接板与连接板及横臂本体之间的角接头焊缝产生严重疲劳裂纹,导电性能下降,并伴有火花产生,为此对其进行修复。如何保证修复质量,满足技术要求,     

熔化极气体保护焊熔滴过渡光谱信号模式识别系统的研究

为实现熔化极气体保护焊熔滴过渡类型的自动识别,开发了熔滴过渡光谱信号模式识别系统,利用此系统,获得了大量各种熔滴过渡类型的光谱信号。以此为样本,根据模式识别的原理和方法,在Windows环境下,以Visual Basic为开发语言,设计了熔滴过渡光谱信号模式识别软件,成功地对各种熔滴过渡类型进行了自动识别。     

脉冲熔化极气体保护焊焊接电源—电弧系统建模与仿真

因脉冲熔化极气体保护焊(Pulse gas metal arc welding,GMAW-P)焊接电弧负载非线性与时变性的特点,GMAW-P焊接电源-电弧系统的研究、设计及其控制参数的选定有其固有的难点。采用基于Matlab/Simulink扩展工具S函数模块设计技术,建立GMAW-P焊接电源-电弧系统动态仿真模型。基于所建立的仿真模型,在完成对控制器参数优化设计的同时,实现对GMAW-P电源-电弧系统的抗弧长干扰仿真研究。试验证明,仿真计算结果和试验结果具有较好的一致性,验证了所建仿真模型的正确性、控制系统调节器优化参数的适应性及电源控制系统的动态性能,为GMAW-P焊接电源-电弧系统仿真建模研究及控制器参数的优化设计提供了新的途径。     

不锈钢和低碳钢之间熔化极气体保护焊

采用熔化极气体保护焊,确保焊接工艺合理,以保证焊接质量.     

熔化极脉冲气体保护焊前中值波形控制方法研究

采用前中值电流波形控制方法可以实现对熔滴过渡过程的控制。首先从熔滴过渡过程能量传递的角度，利用Simulink工具对脉冲波形和能量进行了仿真，然后利用所研制的熔化极脉冲气体保护焊设备进行了前中值波控试验，并与仿真结果相结合，从能量的角度深入分析了中值时间和中值电流对熔滴过渡过程的影响。结果表明，采用前中值波形控制方法，通过设置合理的中值时间和中值电流，有利于控制熔滴的长大和过渡，实现一脉一滴过渡，焊接质量好。     

A Comparison of Gas Metal Arc Welding with Flux-Cored Wires and Solid Wires Using Shielding Gas

In the present work, gas metal arc welding (GMAW) with flux-cored wires and solid wires using shielding gas has been adopted for welding stainless steel. Five different compositions of shielding gas are used with flux-cored wire and three with solid wire. Spatter rates, chemical compositions, tensile strength and elongation tests have been performed and are reported. The spatter rates of the sample made using flux-cored wires are less than that for the sample made using solid wire. The ultimate tensile strength and elongation are not influenced by the composition of the shielding gas.     

焊接电流影响GMAW双丝焊电弧等离子体的数值模拟研究

基于电磁学理论和流体力学理论,建立熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)双丝焊焊接电弧等离子体三维数学模型,利用流体力学软件Fluent对其进行求解。重点研究焊接电流对GMAW双丝焊电弧等离子体行为的影响规律,获得了电弧温度、电流密度、热通量、磁场分布等结果。研究发现,随着焊接电流的变化,电弧等离子体形状变化显著。随着焊接电流的增大,电弧最高温度和电弧偏转角随之增大,电流密度和工件表面热通量由双峰分布转变为单峰分布,并且热通量峰值随焊接电流的增大而增大。此外,随着焊接电流的增大,磁感应强度和磁场力随之最大,磁场分布由独立两个磁场向耦合磁场转变。为有效、定量地证明模拟结果准确性,开展焊接试验,利用高速摄像监测电弧行为,利用光谱测温测量电弧温度。结果表明模拟结果同试验结果吻合良好,研究结果为合理选择GMAW双丝焊焊接电流参数提供理论依据。     

Welding polarity effects on weld spatters and bead geometry of hyperbaric dry GMAW

Welding polarity has influence on welding stability to some extent, but the specific relationship between welding polarity and weld quality has not been found, especially under the hyperbaric environment. Based on a hyperbaric dry welding experiment system, gas metal arc welding(GMAW) experiments with direct current electrode positive(DCEP) and direct current electrode negative(DCEN) operations are carried out under the ambient pressures of 0.1 MPa, 0.4 MPa, 0.7 MPa and 1.0 MPa to find the influence rule of different welding polarities on welding spatters and weld bead geometry. The effects of welding polarities on the weld bead geometry such as the reinforcement, the weld width and the penetration are discussed. The experimental results show that the welding spatters gradually grow in quantity and size for GMAW with DCEP, while GMAW with DCEN can produce fewer spatters comparatively with the increase of the ambient pressure. Compared with DCEP, the welding current and arc voltage waveforms for DCEN is more stable and the distribution of welding current probability density for DCEN is more concentrated under the hyperbaric environment. When the ambient pressure is increased from 0.1 MPa to 1.0 MPa, the effects of welding polarities on the reinforcement, the weld width and the penetration are as follows: an increase of 0.8 mm for the weld reinforcement is produced by GMAW with DCEN and 1.3 mm by GMAW with DCEP, a decrease of 7.2 mm for the weld width is produced by DCEN and 6.1 mm by DCEP; and an increase of 3.9 mm for the penetration is produced by DCEN and 1.9 mm by DCEP. The proposed research indicates that the desirable stability in the welding procedure can be achieved by GMAW with DCEN operation under the hyperbaric environment.     

GMAW焊接熔滴过渡模型的研究进展

对实芯焊丝GMAW焊接熔滴过渡数值模型的研究进展进行综述,认为主要熔滴过渡模拟理论为SFBT、PIT和VOF理论。通过对SFBT、PIT、VOF三种理论的比较,认为VOF理论在处理复杂的自由边界形态时比其他方法更适合和更有效,与实验结果更吻合。为提高理论计算与实验结果的一致性,指出VOF理论还需考虑金属蒸发产生的蒸气压力等因素的影响。     

基于能量最小原理的熔化极气体保护电弧焊短路过渡液桥形状动态模型

基于能量最小原理,建立了熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,OMAW)短路过渡液桥形状动态变化的模型.在一定的假设条件下,以电磁力、表面张力、重力共同作用下的液桥某体积元上具有的能量(势能)最小,建立 GMAW 短路过渡液桥形状动态变化的模型,结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行仿真计算,并在此基础上进一步进行模型的试验验证和模型的误差分析.研究结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素.     

电弧波形与气体保护焊熔滴过渡模式关系研究

利用焊接质量分析仪采集气体保护焊焊接过程中瞬时电流和电压波形特征，利用此波形特征能够定性指出熔滴过渡模式，从而实现在线监测和控制金属熔滴的过渡模式，实现良好的焊接工艺参数。     

金属板件等离子体弧柔性成形热过程计算与分析

建立了金属板件等离子体弧柔性成形的热过程数学模型，计算并分析了成形过程中板材的热物理参数、几何尺寸、等离子体弧扫描速度、冷却条件等因素对成形零件的温度场分布的影响规律。研究发现：在一定的成形条件下，可实现成形的板材厚度存在极限值；在保证板材表面温度足够高的前提下，采用较高的扫描速度仍可以获得较好的成形效果，而引入冷源，可更好地控制板件最终形状。     

铝合金变极性等离子弧焊温度场数值模拟

通过高速摄像对正、负极性等离子弧形态进行分析,并分析变极性等离子电弧正、反极性不同产热机理的基础上,采用“高斯+双椭球”组合热源模型,建立正、反极性期间不同热源模型。采用ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language, APDL)编程语言实现与实际变极性焊接参数对应热载荷的循环交替加载,计算出铝合金变极性等离子弧焊接温度场及熔池形状。对比分析不同变极性电流和焊接速度条件下焊接熔池的穿透深度,并通过实际焊接试验验证热源模型的准确性。研究结果为准确掌握铝合金变极性等离子弧热源形态、产热机理和等离子弧力等特性,并合理选择焊接工艺参数提供理论依据。