矩形波直流脉冲TIG焊电弧稳定性的研究

矩形波直流脉冲TIG焊小电流焊接薄板时,电弧稳定性是一个关键问题。本文利用计算机快速采集数据的光电光谱法和100MHz高频示波器对脉冲TIG焊电弧的动态过程进行了系统的测试研究。找到了脉冲电弧稳定性的评定方法及其影响因素。提出了控制脉冲TIG焊电弧的稳定性措施及高频氩氮电弧焊新工艺。     

高频脉冲变极性焊接电源及电弧压力分析

采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程.建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善.结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据.     

高频脉冲复合直流微TIG焊接电源及其电弧形态特征

针对微TIG小电流电弧不稳定的问题,研发了一种高频脉冲复合直流的微TIG焊接电源。通过测试输出电流波形,结合高速摄影采集电弧形貌,研究小电流电弧形态特征及高频脉冲复合直流对极限小电流电弧、6 mm间隙微电弧的影响,探讨微TIG电弧形态形成的原因及高频脉冲作用效果。结果表明,该电源输出的高频脉冲电流可实现快速变换,且具有精度高、输出稳定的特点;随着电流减小,电弧形态发生变化,并非保持“钟罩状”,高频脉冲电流可提高微TIG电弧稳定性,使电弧在平均电流低至2 A时也能维持稳定燃烧;6 mm间隙时,8 A微TIG电弧在燃烧过程中会发生大幅度形态变化,复合高频脉冲可以降低其变化幅度,提高挺度。     

电弧传感器的研究现状与展望

电弧传感器作为一种实时传感的器件,与其它类传感器相比,具有结构简单、成本低以及跟踪灵敏度高等特点,焊接时不需要附加设备.详细综述了电弧传感器的分类、焊接工艺性能、电弧传感器的数学模型以及电弧传感器技术的研究及应用状况,并对今后的电弧传感器的发展前景作了展望.     

高性能焊接电弧的研究与应用

在原钨极惰性气体保护焊(GTAW)条件下,提出了与高频能量耦合的脉冲电弧效应及其焊接工艺特性;提出以多电极并联聚束为特征、能增强电弧"自磁收缩"和气体"热电离"效应为主导机理的焊接电弧结构,实现电弧能量密度和工艺性能的提高;本研究为推动新一代焊接电弧具有"控形"与"控性"两方面的功能提供了思路。     

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。     

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右.同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率.对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10 kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300 MPa左右,相当于母材强度的67%.     

高频脉冲耦合铝合金激光-MIG复合焊接熔滴过渡及其熔覆特性

文中采用高频脉冲电源与单脉冲MIG焊电源并联叠加的方式与激光热源复合,形成高频脉冲耦合激光-MIG复合焊接方法.在A7N01铝合金板材上进行堆焊试验,用高速摄像研究高频脉冲耦合后电弧及熔滴过渡行为的变化,并通过金相观察研究高频脉冲耦合对熔覆层成形及组织的影响.结果表明,高频脉冲耦合后弧长增大,电弧电压增大、基值电流减小,峰值电流变化不大;熔滴由部分亚射流过渡转变成完全射流过渡;熔覆金属表面光滑,“鱼鳞纹”特征消失,无“指状”熔深问题;熔覆层晶粒大小变化不明显,但晶粒内部强化相颗粒变小,分布更加均匀.     

脉冲电弧焊技术的研究进展

分析了脉冲电弧焊技术在铝合金及薄板、异种材料连接、不锈钢、镁合金的最新应用,研究了脉冲占空比、脉冲电流和基值电流、脉冲频率等参数对焊接工艺性能的影响,并指出脉冲焊技术应实现一脉一滴的熔滴过渡,建立各参数之间对应的函数关系,才能为发展自动化脉冲焊接设备提供可靠的技术支持。     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间.焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战.文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电...     

超高频脉冲TIG焊电弧形态分析

设计出了一种新的高速摄像拍摄技术，可以拍摄脉冲焊中任意时刻电流对应的电弧. 利用脉冲焊中电流周期性变化的规律，在不同脉冲电流周期的相同点拍摄几十张照片并取其直径的平均数，解决了一般性能的高速摄像机拍摄速度低于超高频脉冲电流变化速率的问题. 基于自主研制的高频TIG焊接设备进行了工艺焊接试验，并利用MATLAB技术处理图像，研究了基值电流Ib为50 A，峰值电流Ip为100 A的焊接电弧. 结果表明,电弧随脉冲变化时间常数为几十微秒. 在脉冲电流突变时，对脉冲电弧加热及散热进行了分析，发现电弧扩张速度大于收缩速度.     

高频复合双钨极氩弧焊电弧行为规律

高频复合双钨极氩弧焊是一种高效优质的新型焊接方法,为研究该焊接过程中的复合电弧行为规律,设计了电弧静态特性和动态特性试验,电弧静态特性试验中分别引入0～80kHz的高频脉冲电流并采用高速摄像技术拍摄电弧形态。结果表明,复合电弧形态明显异于不加高频的双钨极电弧形态,整体呈对称三角形,电弧外轮廓更趋直线化,电弧直径更小。脉冲频率低于50kHz时,随着脉冲频率的提高,复合电弧收缩效果越明显,电弧能量密度和电弧挺度越高。采用电弧上台阶的方法研究复合电弧的动态迁移行为,发现复合电弧稳定性强,电弧刚度高,具有尖端效应、非跳弧效应和高频自定位效应,深入分析其产生机理。     

双丝电弧焊技术的研究进展与应用

双丝电弧焊接技术在提高焊接速度和焊丝熔敷率等方面具有突出的优势,在众多行业中已经得到了应用。针对双丝电弧焊接工艺,焊接工作者开发了多种形式的双丝电弧焊接设备,在简要介绍了各工艺特点的基础上,对双丝电弧焊各设备进行了比较。并对双丝电弧焊的焊接参数、电弧物理特性、熔滴过渡以及电弧干扰等进行了分析和总结,提出了现有方法的不足和今后的发展趋势,以期促进双丝电弧焊技术得到进一步的发展和应用。     

双丝串列电弧焊焊缝成形的试验分析

将旋转电弧传感器和双丝串列电弧焊结合起来,开发了旋转电弧引导的、两个电弧在同一个熔池上燃烧的双丝串列电弧焊方法,对其焊缝成形工艺进行了研究.分析了焊接电流、焊接电压、双丝间距、电弧旋转等参数对焊缝成形的影响.结果表明,随着焊接电流的增大,熔敷速度增加,焊缝成形系数呈现先增大后减少的变化规律.而焊接电压的增大则会使焊缝成形系数略有减小.对双丝间距的研究发现,当间距为15 mm时,焊接质量较好.与普通双丝串列焊相比,前置电弧旋转时熔池底部变得平坦,最大熔深有所减小,平均熔深有所增加,这将有助于减少焊缝的应力集中.与单丝旋转电弧焊相比,焊接熔敷速度显著增大,有效避免了高速焊接时的咬边现象.     

激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接技术——一种可取代TIG填丝焊的高效焊接新方法

提出了激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接新方法.以CMT(Cold Metal Transfer)电弧焊和激光-CMT复合热源焊接为例,利用304不锈钢平板堆焊,对比分析了CMT电弧焊及激光-CMT电弧复合热源的焊缝成形特点,研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、飞溅、焊缝成形特征、焊接效率及焊接接头的力学性能,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比.分析结果表明,纯Ar保护激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能相当,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢和镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性.     

电弧钎焊技术的应用及发展

阐述了TIG钎焊和MIG钎焊两种方法的工作原理及特点,比较了这两种焊接方法的异同,介绍了其焊接工艺过程和注意事项;详细介绍了电弧钎焊技术在国内外的发展历史,许多国家都已经对其进行了深入的研究,焊接工作者已经研制成功了电弧钎焊专用焊丝、焊机等;针对电弧钎焊具有硬钎焊和熔化焊的双重特点,对比分析了电弧钎焊与电弧焊和钎焊的异同,探讨了其应用领域和发展前景,在汽车业镀锌钢板连接、薄壁件生产以及异种材料连接上得到了广泛应用.电弧钎焊技术已经成为一种高效实用的焊接技术,将会得到更为广泛的应用.     

双丝焊接技术及双丝三电弧焊接稳定性研究进展

文中根据电弧特征和送丝形式将多种双丝焊接分为双丝单电弧焊、双丝双电弧焊、双丝双电弧焊+冷丝填丝、双丝耦合电弧焊四大类，简要介绍它们的技术原理及设备，对双丝双电弧焊和双丝耦合电弧焊接方法在焊接稳定性方面的研究进行了探讨和总结。展望了双丝焊接技术在系统控制、自动化应用和进一步提高焊接效率的发展方向，为继续推进双丝电弧焊接方法的创新研究应用和双丝三弧焊接技术的深入研究提供参考。     

Tri-Arc双丝焊“Γ”形电弧及其促进方法

Tri-Arc双丝三电弧焊通过中间第3弧的M弧重新分配焊接热输入,实现高熔覆率低热输入焊接.M弧与主电弧耦合,在整个动态周期表现为“Γ”形和“μ”形及其镜像形态.该文研究“Γ”形电弧的形成机理和热输入调控机制,结果表明,“Γ”形态由“μ”形态转变而来,熔滴振荡引起焊丝末端间距的变化,从而促进耦合电弧“Γ”形态的形成,此时M弧不作用于母材,比“μ”形电弧焊接热输入更低.为提高Tri-Arc双丝焊接低热输入效果,在维持导电嘴末端到工件距离不变的前提下,提高焊枪枪体抬升距离从而改变焊丝末端间距.当导电嘴长度由30 mm增加至35 mm时,随着焊枪抬升,“Γ”形电弧作用时间逐渐增加,能更好地促进电弧热分配,降低Tri-Arc双丝焊接热输入,从而降低熔池最高温度,获得更小宽高比和更小熔深的焊缝.     

高强合金钢中厚板双丝焊接接头组织性能

针对轻型车辆中厚板高强合金钢高效化焊接特点,基于高效双丝熔化极气体保护焊系统,应用双电弧共熔池熔化极气体保护焊方法,采用奥氏体不锈钢焊丝进行高强合金钢的焊接工艺试验.确定了合适的焊接工艺参数,并对获得的对接接头的显微组织、成分及力学性能进行了分析.结果表明,采用双电弧共熔池熔化极气体保护焊工艺,能够获得良好的中厚板高合金钢焊接接头,力学性能满足使用要求.与焊条电弧焊和单丝电弧焊相比,焊接效率得到较大提高.     

“十一五”国家科技支撑计划项目成果介绍

“十一五”期间,哈尔滨焊接研究所承担了科技部“十一五”国家科技支撑计划“先进近净成形与模具制造技术”重点项目之“大功率固体激光-脉冲电弧复合热源焊接技术研究”课题。该课题在国内首次系统地研究了目前国际上代表激光-电弧复合热源焊接发展方向且在焊接制造领域极具应用潜力的大功率固体激光-熔化极脉冲电弧复合热源焊接的应用基础理论及高性能金属材料大功率固体激光-脉冲熔化极电弧工程应用技术与工艺,旨在为大功率固体激光-熔化极电弧复合热源焊接技术在我国交通运输、航空航天、能源电力、军工制造等高端装备制造业中的推广应用奠定应用基础理论和工程应用技术基础。