不锈钢超声-脉冲TIG焊缝的组织与性能

超声辅助TIG焊是一种新型高效焊接方法.前期研究中采用的是直流,而实际焊接中多用脉冲.采用超声辅助脉冲TIG焊方法焊接不锈钢1Cr18Ni9Ti,对焊接接头的组织和性能进行了分析,讨论了焊缝熔深增加、组织细化的机理.结果表明,施加超声振动后,焊缝熔深增加1倍以上,焊缝区组织细化,基值电流期间电弧压缩明显,接头抗拉强度和断后伸长率都有所提高.分析认为声流力是焊缝熔深增加的主要动力,声空化与声流搅拌的共同作用使焊缝组织细化.     

快变换超音频直流脉冲TIG焊

采用新型IGBT拓扑电路研制出一台电流快速变换的超音频直流脉冲TIG焊电源.该电源输出的最大脉冲电流频率30 kHz,脉冲电流变化率di/dt在50 A/μs以上.采用该电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊接头进行对比.分别对这两种接头进行x射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.结果表明,快变换超音频直流脉冲TIG焊能使奥氏体不锈钢焊缝的粗晶区变窄,细小等轴晶所占区域扩大,焊缝晶粒细化,焊接接头的抗拉强度与断后伸长率分别得到提高.

Abstract：

A current fast transform ultra-sonic pulse TIG power source based on new type IGBT topology was developed. The supremest output pulse current frequency is 30 kHz. The pulse current change rate is up to 50 A per microsecond. 0Crl8Ni9Ti auste-nitic stainless steel was welded by this fast transform ultra-sonic pulse TIG welding and conventional DC TIG welding respectively. These joints were analyzed by X-radial check-up, tensile strength and specific elongation detection, optical-microscope and scanning electron microscope to study the difference between joints welded by different welding technologies. The result shows that fast transform ultra-sonic pulse TIG welding can refine grain and narrow the width of the coarse grain zone. These indicate that welding quality is improved by introducing fast transform ultra-sonic pulse TIG welding technology.     

基于超声振动的304不锈钢TIG焊接

304不锈钢是应用最为广泛的一种奥氏体不锈钢,它具有优良的耐蚀性和耐热性,优良的低温强度和力学性能.304不锈钢常用的焊接方法为TIC焊接.普通TIC焊接由于焊缝熔深浅、焊接速度低、焊接效率较低,而且在焊接过程中容易出现焊缝区和热影响区的晶粒粗大,造成焊接接头质量下降.功率超声振动是金属凝固过程中改善组织、提高力学性能的有效方法之一.为了提高焊接效率和改进接头的质量,将超声振动通过机械耦合方式引入304不锈钢TIG焊接的过程中,进行了平板堆焊试验.结果表明,施加超声后焊接的熔深有效增加,深宽比增大,焊缝结晶方式由粗大柱状晶转变为细小的树枝晶和等轴晶,晶粒度减小,熔合区组织均匀化.     

双脉冲TIG焊熔池数值分析

建立了双脉冲电流下TIG焊熔池的三维非稳态数学模型,通过选择合适的边界条件和热物性参数,强烈耦合控制方程组对双脉冲TIG焊熔池进行数值分析,得到了周期性变化的焊接熔池温度场、流场等分布情况,熔宽、熔深的尺寸大小在周期内的变化规律.结果表明,在双脉冲电流作用下的熔池尺寸大于在平均电流作用下的尺寸,有效的增大了焊接熔池尺寸;熔池尺寸随电流的变化具有一定的滞后性,且在高能脉冲作用时的滞后性较强;在双脉冲电流作用下的熔池内部具有更大的流速,其搅拌作用更强.     

小直径钢管全位置脉冲TIG焊

采用德国ORBIMATIC管-管全位置自动焊机对小直径薄壁钢管环缝焊接进行试验.结果表明,小直径薄壁钢管环缝的全位置对接焊分二步走较好.第一步控制成形,运用全位置脉冲TIG焊及单面焊双面成形技术,通过在各分段区间合理选择焊接工艺参数,获得内外成形美观的焊接接头;第二步进行组织调控,在第一步完成后,用适当电流、电弧对焊缝...     

单电源脉冲热丝TIG焊的研究

介绍了单电源脉冲热丝TIG弧焊电源,在主电路中,焊接电源与热丝电源共用一个电源,采用.80C196KC单片机作为控制系统核心.根据单电源脉冲热丝TIG弧焊电源的特点,设计了焊丝加热试验,即分S'I对焊丝进行直流、脉冲加热,利用所得到的参数模拟热丝TIG焊接时的焊丝加热过程,从而验证参数的合理性;最后通过对不锈钢板进行低频脉冲热丝TIG焊堆焊试验,证明了试验参数有很好的适用性.     

高频脉冲TIG焊电弧阳极行为的研究

本文首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布及其中心电流密度动态过程,研究其变化规律并建立了数学模型,从而探讨了高频脉冲TIG焊电弧的高频效应机理。实验研究表明高频脉冲TIG焊电弧阳极能量密度高于直流电弧,小电流时高频效应显著,适宜焊接精密超薄件,推荐脉冲频率为20kHz。     

超声振动功率对AZ31B镁合金铸锭凝固组织的影响

采用熔体超声处理及底部水冷工艺,在不同功率参数条件下制备了AZ31B镁合金铸锭,用定量金相系统测定和比较凝固组织中初生α-Mg相的晶粒尺寸.结果表明,随着超声功率的增加,声空化的形核作用增强,晶核数量增多.同时,声流速度加快,对结晶潜热和二次枝晶臂根部溶质的扩散、破碎枝晶的分散作用更强,α-Mg相形态由枝晶状向蔷薇状和球状转变.超声功率为600 W时,对α-Mg初生相的细化效果最佳,晶粒平均尺寸细化到93 μm.当功率升高到800 W时,由于热效应超过了对流散热作用,晶粒又变得粗化.     

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。     

TC4钛合金电弧超声TIG焊

进行了TC4电弧超声TIG焊接与传统TIG焊，利用X射线探伤检测接头质量，金相显微镜和SEM观察接头组织和断口，利用万能试验机测试接头拉伸性能。结果表明，严格按照航空标准进行TC4常规TIG焊与电弧超声TIG焊，所获得的接头均达到航空一级；随着加入超声频率的增加，激励电压的增大，电弧超声TIG焊焊缝组织细化、等轴化，枝晶破坏痕迹不明显，接头抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。     

电流脉冲频率对TIG焊电弧影响机理的研究

本文介绍了TIG焊电弧“高频压缩效应”机理,测定了脉冲电弧的温度场、压力,发现高频TIG焊电弧阳极区较直流电弧能量集中,提出高频TIG焊合适的脉冲电流、波形和频率的范围。     

小电流脉冲TIG焊电弧动态特性的MATLAB仿真

依据自动控制理论中的小信号理论，小电流TIG焊的电弧具有线性系统的特征。在此基础上，通过研究小电流TIG焊电弧的物理特性，建立了电弧的数学模型，然后利用功能强大的仿真软件MATLAB\SIMULINK建立了仿真模型。在仿真研究中，重点分析了脉冲电流和脉冲TIG焊电孤的时间常数对仿真结果和电弧动态特性的影响。仿真结果与试验结果十分相近，与相关文献的理论分析也相符，从而为分析、研究小电流TIG焊电弧的动态特性提供了一条新的途径。     

全位置脉冲TIG焊在管子焊接中的应用

通过调试日本三菱ＲＴ－ＴＩＸ型管子全位置脉冲ＴＩＧ焊机，合理地选择工艺规范参数，实现了管子的全位置焊接并获得了单面焊背面自由成形的良好效果。由此提出了全位置焊接中各个位置的工艺参数选择原则，经生产应用证明切实可行。     

开关式高频脉冲TIG焊电源的研制

本文介绍一种开关式高频脉冲ＴＩＧ焊电源。重点讨论了多个功率场效应管的并联，寄生振荡的防止及抗干扰措施。     

高频脉冲TIG焊焊缝组织与性能研究

通过采用高频脉冲TIG焊和常规TIG焊焊接不锈钢板进行性能对比试验,分析了焊接生产效率、焊缝熔深和熔宽、焊缝熔合区和焊缝区金相、力学性能和断口扫描电镜等。对试验结果分析后发现:随着脉冲电流频率的不断提高,电弧收缩及电弧力也相应增大,同时电弧作用面积减小,电弧能量密度更集中,从而提升焊接生产效率。不仅如此,在脉冲频率提高的情况下,熔宽和熔深也发生相应改变,大大提高了熔透率,焊缝显微组织晶粒细化,接头力学性能增强。     

不锈钢管板全位置脉冲TIG焊

采用深熔透全位置脉冲TIG多层焊技术对冷凝器不锈钢管板进行焊接.施焊中,把握合理的焊接顺序和焊接方向,运用小规范施焊,实行焊接与贴胀并举,能够获得较好的管板角焊缝焊接质量,延长冷凝器的使用寿命.     

脉冲TIG自动焊工艺在核工程中的应用

介绍了脉冲TIG自动焊工艺在全位置管道焊接中的难点,与母材相匹配的焊接材料选择、坡口形式确定、组对情况和与之相匹配的焊接工艺参数。通过在国内某核工程中的焊接工艺评定、产品见证件以及现场实际产品的焊接质量的合格情况,说明了该焊接工艺在工程应用是切实可行的,为脉冲TIG自动焊工艺在管道安装工程领域应用积累了经验。     

基于视觉图像传感的精密脉冲TIG焊焊缝跟踪

针对某复杂曲面薄壁不锈钢工件精密脉冲TIG焊中的焊缝跟踪问题 ,本文研究了一种基于视觉传感的高精度、高实时性焊缝跟踪技术。根据脉冲TIG焊的工艺特点 ,该技术通过选择特定波长的滤光片及合理的曝光时刻 ,采用工业CCD摄像机获取可直接分辨出焊缝、熔池和钨极的清晰、放大的焊接区图像。采用VC语言设计的图像处理算法 ,可以快速准确地识别出焊缝中心线 ,提取钨极偏离焊缝中心线的方向和距离 ,驱动步进电机调节焊炬位置 ,实现高精度、高实时性的焊缝跟踪。试验结果表明 ,该技术的单幅图像处理周期小于 12 0ms,能实现焊炬运动方向与焊缝偏差角小于 3 0°的焊缝跟踪 ,满足了复杂曲面的薄壁不锈钢工件的精密焊接要求。