低热输入推拉送丝CO2焊接工艺

传统短路过渡过程熔滴过渡随机发生,短路与燃弧时间比例范围较大,燃弧与短路期间的能量分配比例也随之起伏不定.推拉送丝CO₂焊接系统利用焊丝的送进-回抽与波形控制相结合的控制方式,促使熔滴在较小的电流下进行过渡,实现稳定可控的短路过渡CO₂焊接过渡.通过焊接参数的合理选定,控制回抽焊丝强制熔滴过渡,可有效减小等效燃弧电流I_ea和等效燃弧电压U_ea,从而降低热输入量.当推拉送丝系统中焊丝的送进与回抽时间相等时,焊接过程中短路/燃弧的时间也大致相同,无较大波动,燃弧与短路能量分配比例也较为稳定,可以控制在一个较小的值.结果表明,采用相同送丝速度时,推拉送丝短路过渡燃弧期间能量远小于传统的短路过渡,采用推拉送丝CO₂焊接系统可实现过程精密控制的低热输入短路过渡的焊接过程.     

管道全位置焊接参数控制系统

众多焊接参数的合理匹配和有效控制是管道环缝全位置焊接过程自动化的难题之一。结合路径示教、参数匹配及参数控制等技术，建立了管道环缝全位置焊接过程自动控制系统，并介绍了其工作原理、系统构成和软件设计。该系统能根据焊接位置自动匹配焊接电流、电弧电压、焊接速度以及焊炬摆动的速度和幅度等参数，并通过调节送丝速度实现了焊接电流的PID控制，通过调整焊炬高度实现了电弧长度的模糊控制。该系统还具有离线编程、路径示教和记忆跟踪等功能。将该系统用于非旋转管道环缝全位置焊接过程，实现了打底、填充和盖面焊接的自动控制。结果表明，实际焊接参数与预设值吻合良好，焊缝成形稳定。     

短路过渡CO2焊电弧能量的检测与分析

为了分析短路过渡电弧的焊接过程和探讨电弧能量对焊接稳定性的影响,设计了短路过渡电弧电参数检测系统.采用该系统对两种波控条件下的短路过渡CO2焊的电弧电压和焊接电流进行检测,并采用Matlab软件对这两种电弧短路阶段和燃弧阶段的能量分布进行统计分析.结果表明:在短路过渡CO2焊过程中,短路阶段这两种波控电弧的能量都较小,能量控制影响飞溅和焊缝外观,而在燃弧阶段分阶段控制能量有利于提高焊接过程的稳定性,改善焊缝成形.     

脉动送丝MIG焊接新工艺

本文阐述了脉动送丝MIG焊采用三极管电源对弧长进行闭环控制,自动优化脉冲MIG焊的电弧参数,使焊接参数的调节,不受熔滴过渡形式的限制,有利于对焊缝成形、线能量以及熔深闭环等的控制,有利于全位置焊接。     

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.     

厚壁管TIG打底焊工艺分析

从单焊道全位置区段分析,送丝行为分析、焊接弧长（电压）、电流行为分析、工艺试验和接头检验等诸方面介绍了管道全位置打底焊焊接工艺特点,其研究成果对全位置焊接机的制造和调试具有普遍指导意义。     

大口径厚壁管道射流-短路法全位置自动焊研究

本文介绍了大口径管道射流-短路法全位置自动焊新工艺的特点,研究了送丝速度(机构)和焊接电压(电源)的响应速度及其转换的相对时间关系对电弧稳定性的影响,以及电弧运行轨迹对下坡焊焊透性能的影响。     

短路过渡电弧焊炬高度的燃弧占空比识别

短路过渡CO2／MAG焊接要实现焊接过程自动化,必须解决连续焊接时焊炬高度的自动调整问题,为此首先要识别焊炬高度。CO2／MAG焊在短路过渡焊接时,其它焊接方法常用的焊炬高度识别参数（如电弧电压、电弧电流、电弧弧长等）都处于连续变化过程中,很难庆用于此种接方法。本文介绍了一种短路过渡燃弧占空比识别焊炬高度的方法,从理论上分析了短路过渡燃弧占空比与焊炬高度的关系,设计了一套燃弧占空比采集、处理、分析单片机－－计算机工作系统。通过反复试验证明焊炬高度与燃弧占空比的相关性,为此种焊接条件下的焊炬高度自动控制打下了基础。     

油气管道全位置单枪双丝自动焊接技术

依据双丝焊技术原理,研制管道全位置单枪双丝自动焊系统,并针对X80钢级管线钢进行焊接试验,制定"内焊机根焊+单枪双丝全位置自动焊填充、盖面焊"的高效焊接工艺.结果表明,管道全位置单枪双丝焊接可有效解决现有管道焊接施工中出现的焊缝层间未熔合、气孔、未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷,保证焊接质量.同时,可将管道焊缝的单层填充厚度由传统自动焊接工艺下的2~3 mm提升至4~6 mm,且焊缝成形美观、力学性能优良,满足了管道建设工程高效化施工对焊接高效率的要求,对油气长输管道的现场焊接施工具有应用价值与指导意义.     

西气东输二线用RMD根焊技术

介绍了RMD设备的特点、根焊技术的参数调节、应用参数、易出气孔的原因、焊接工艺和根焊接头分析等.RMD作为一种精确控制下的短路过度技术.能通过检测短路电流发生时间及时改变焊接电流和电压,是一种动态控制技术,可以精确控制熔池.结果表明,该设备操作简便、焊接速度快、根部成形好,对焊接飞溅、热影响区以及平稳过渡的优化都明显强于传统的根焊,在管道全位置焊接中具有较好的应用前景.     

遥操作干式高压海底管道维修焊接机器人系统

干式高压焊接是既能保证焊接质量又易于实施的海底管道维修方法.基于目前的自动化技术水平和海管坡口制备难度大的现实,提出了基于高级焊工焊接知识和潜水员水下工作技能的遥控海底管道维修焊接策略.研制了一套干式高压环境管道全位置焊接机器人及其分置于水面母船甲板和水下干式舱的机器人焊接控制系统,研制了分别用于场景、坡口和焊缝的视觉监视系统,以及计算机远程信息采集监控系统,它们与水下干式舱系统一道构成了水下干式管道维修系统.还研究了干式舱充气气体种类、焊接电源特殊性和舱内引弧问题.利用先期在干式高压焊接实验室获得的海管焊接工艺完成了海上焊接维修试验,焊缝质量良好.

Abstract：

Among the available underwater pipeline repair methods, hyperbaric TIG welding technology may be the easier one to obtain better joint quality. Due to the low automation level and the bevel preparation difficulty, the repair welding should be conducted based on both the welding knowledge of the welder on deck and the operation skill of the diver. A tele-operated robot for all position hypetharic pipe welding was developed. In the specified case of underwater welding, the process was controlled by a surface based operator, a clear and real time image of the arc as well as the image of groove location were required. An observation system of three cameras for chamber, groove and weld was also developed respectively. All the necessary message of vision, welding current and arc voltage were collected and transferred to the surface by the developed computerized information system. The underwater pipeline maintanence system consists of the welding robot, observation system, the informarion system, together with the habitation. The chamber gas type, the welding power source and arc striking were also studied. With the welding proceedure developed in the hyperbaric welding laboratory, a good weld was obtained in a underwater pipe repair welding test at Bohai sea.     

高压环境下电弧电特性及管道焊接工艺的研究

利用自制的高压干法水下焊接模拟试验平台,首次研究了高压空气环境下的GTAW电弧电特性,研究表明:随着环境压力的升高,气体密度增大,电离度降低,弧柱电场强度增加,导致电弧静特性曲线上移.利用多元线性回归方法,建立了高压空气环境下的电弧电压教学模型,并在此基础上进行了高压模拟管道焊接工艺试验.研究表明,随着环境压力的增大,焊接电流减小,Ar流量增大.在0.1,0.3,0.5和0.7 MPa压力下,选用合理的焊接工艺参数,对于X56管线钢,均获得单面焊双面成形的良好效果.     

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接根焊方法

超窄间隙焊接在对接焊接中有着独特的优势.在实际焊接工程中,对接焊有时要求采用单面焊双面成型的方法进行根焊.采用焊剂带约束熔化极电弧超窄间隙焊接的方法,结合在工件背面衬垫焊剂,并用铜板对焊剂加以支撑的背面焊缝强制成型方法进行熔化极电弧根焊试验.结果表明,通过焊剂带约束熔化极电弧,选择合适的焊接电压、焊接电流可以使坡口根部...     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.     

基于弧焊智能化的探索

弧焊智能化是对电弧焊接各环节进行智能化,传统的示教加再现的焊接机器人已无法满足要求,必须构建智能化弧焊机器人系统.对工业机器人控制、机器人视觉、六维力矩传感、激光2D/3D焊缝传感、高频逆变弧焊电源、机器人弧压调高技术、机器人弧焊工艺技术方面进行了研究.     

PCW-500高效管道根焊电源的研制

简述了PCW-500精密控制管道焊机研制的情况，就如何突破传统气体保护焊电压和送丝速度的搭配关系提出了可行方案。以一种新型的焊接电源实现了高效短路过渡，从而实现了低成本、高效率的管道根焊、填盖。PCW-500焊机是一种基于微处理器控制的精密MIG／MAG逆变焊机，对如何提高焊接性能提出了自己的见解，并应用于实际生产。     

Arc behavior in two wire tandem submerged arc welding

The behavior of leading and trailing arc root dimensions and arc interaction in the two-wire tandem submerged arc welding process was studied using real-time recorded current and voltage waveforms, and CCD arc images for a wide range of experimental conditions. Physical and regression equations were developed to predict the arc interaction and dimensions as a function of the welding condition. The influence of the arc interaction on the molten droplet transfer direction was studied. The arc center displacements (arc interaction) under different welding conditions were fairly well predicted by the corresponding physical models. The arc root dimensions were unsymmetrical and increased with an increase in the welding current and voltage while the same decreased with the increase in the arc center displacements. This variation was reasonably envisaged by the developed regression models. The detached molten electrode droplet followed the arc axis at the time of detachment and deposited into the weld pool.     

自保护药芯焊丝全位置焊接电弧稳定性分析与评价

采用高速摄像仪和汉诺威弧焊质量分析仪对三种市售X70管线用自保护药芯焊丝全位置焊接的熔滴过渡及电弧稳定性进行观察分析.结果表明,全位置焊接电弧稳定性为1号焊丝最好,3号居中,2号最差;电流变异系数比标准差更能准确地反映电弧稳定性;单凭平均短路时间不能作为判定电弧稳定性的依据,必须结合短路时间频次分布图才有意义;短路过渡时电弧电压概率密度分布为双驼峰形状,双驼峰处曲线的概率密度分布及整条曲线的收敛情况可作为评定电弧稳定性的重要参考依据.     

CO2气体保护焊的新型全数字化波形控制技术

对于逆变弧焊电源,采用基于 DSP 的全数字控制策略.针对短路过渡 CO2 气体保护焊特点,提出了准恒压全数字化新型波形控制策略,不再根据输出电压区分短路和燃弧过程,使得短路和燃弧过程过渡自然,适应于所有的焊接工艺,提高了系统的适应性.同时在短路初期采用瞬态电流抑制技术减少了飞溅,建立了包含实时燃弧能量补充机制的全数字化电压电流瞬时反馈的全数字三闭环控制模型.结果表明,所提出的全数字化软开关控制策略灵活、可靠;所采用的数字波形控制技术适应性好、灵活、焊接过程稳定、焊缝成形优良.

Abstract：

According to the characteristics of short circuit transfer of CO2 gas metal arc welding, a novel full digital waveform control scheme called quasi-constant voltage control is presented for inverter type arc welding power based on DSP. Short circuit and arc ignition process are not judged according to the output voltage and transfer process between them is smooth. The strategy is also applied to all welding conditions. Initial current at the instant of short-circuit is suppressed to reduce spatter generation. A triple closed loop control model including real time energy compensation for the arc state based on instantaneous voltage and current feedback control is estabhshed. Flexibility and reliability of the proposed fully digitalized softswitching control strategy is validated by experimental results of 400 A welding machine. The experimental results show that proposed digital waveform control scheme is applicable for different wire feeding speed conditions, and the welding process is stable and the welding bead appearance is good.