CMT能量输入特点与熔滴过渡行为

为分析CMT焊接方法的工艺特点,采用高速CCD摄像机建立了电弧形态和熔滴过渡视觉传感系统并且通过电流、电压传感器建立了波形采集系统,以此分析其能量输入特点和熔滴过渡行为.结果显示,CMT焊接波形控制呈现典型的直流脉冲特征,焊接时热输入较低;在CMT短路过渡过程中,熔滴尺寸随焊接电流的增加幅度不大,将熔滴尺寸控制在一定范围内可实现稳定的短路过渡.CMT短路过渡通过焊丝回抽,避免了大的电磁力,有效地消除了飞溅.当电流增大到一定值时,其过渡形式将转变为射滴过渡和短路过渡的混合过渡.     

CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状与展望

CO2气体保护焊因成本低、生产率高等特点,广泛应用于制造业。随着制造业节能减排的需求日益增加及汽车轻量化概念的推广,制造业对薄板焊接的要求不断提高,传统的焊接方式已不能满足其要求。CO2短路过渡焊相对于传统的焊接方式(钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、激光焊等),具有高热稳定性、低热输入、低熔深等特点,但其焊接飞溅大、焊缝成形差,从而限制了其广泛应用。CO2短路过渡焊接过程是由燃弧阶段与短路阶段组成的复杂的非线性时变系统,熔滴过渡过程决定了焊接过程的稳定性与焊缝成形的优劣。燃弧阶段熔滴在电磁收缩力、表面张力、等离子流力、金属蒸发反作用力等多种力的共同作用下长大并与熔池接触短路,同时形成稳定液桥。短路阶段,液桥在表面张力、电磁收缩力和粘滞力的作用下形成缩颈并断开。燃弧阶段的熔滴尺寸、振荡特性,短路阶段熔池的振荡特性、峰值电流都对熔滴过渡稳定性有十分重要的影响。针对短路过渡焊飞溅产生机制的研究表明,熔滴、熔池的氧化还原反应、短路前期产生的瞬时短路和短路末期液桥电爆炸是导致焊接过程不稳定及产生飞溅的主要因素。国内外众多焊接研究者针对CO2短路过渡焊熔滴过渡过程及控制技术进行了大量的研究与探索,研究工作主要分为四个方向:焊接材料成分的优化,基于焊接电源输出电信号的熔滴过渡建模及控制,基于视觉传感技术的熔滴过渡控制和基于磁控技术的CO2短路过渡焊接技术。活性焊丝和药性焊丝的推广可有效降低焊接飞溅;波控技术及衍生的CMT技术在使用小电流参数焊接时取得了优异的焊接效果;中、小电流参数条件下,磁控焊接技术可有效解决焊接飞溅和成形差问题。本文从焊丝、电源、外加磁场形式和工艺四个方面综述了国内外CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状,首先分析了CO2短路过渡焊焊接飞溅的产生机理,其次介绍了典型的CO2气体保护焊短路过渡控制技术的原理、特点和局限性,分析了不同短路过渡控制技术的特点,最后阐述了目前短路过渡控制技术在研究和应用过程中存在的问题及解决办法,并对该领域下一步发展趋势进行了展望。     

活性剂对CO2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响

使用自制的活性焊丝,研究了活性剂对CO2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响。结果表明,使用活性剂可以使焊接飞溅率大大降低,焊缝熔深增加,熔宽增大,焊缝表面成形光滑。认为CO2气体保护焊飞溅降低的原因,是因为活性剂的加入在降低了混合气体的有效电离电压的同时显著增加了CO2电弧的导电能力,使电弧能量密度增加,从而使中等电流下的熔滴过渡方式由大颗粒过渡转变成细颗粒过渡。     

粗丝CO_2气体保护焊熔滴过渡与潜弧机理的研究

本文详细分析了粗丝CO_2气体保护潜弧焊熔滴过渡的特点和潜弧机理。潜弧状态可以分为三种类型:半潜弧(熔滴主要以较大的颗粒形式过渡)、临界潜弧(熔滴主要以较小颗粒的射滴形式过渡)和深潜弧(熔滴以细小射滴与射流混和形式过渡)。大电流、低电压、粗焊丝、反极性和氧化性气氛是形成潜弧过程的必要条件,其中电流是最重要的条件。潜弧后弧柱气氛改变,焊丝端部的弧根由集中形态扩展为覆盖整个端部形态,使得熔滴尺寸变得细小,熔滴过渡形式发生变化。采用临界潜弧区域的焊接规范参数施焊,飞溅小,工艺过程稳定,焊缝成形优良。     

双丝单弧气保焊熔滴过渡及焊缝成形

双丝单弧气保焊是一种新型熔化极焊接方法,系统由单电源、单送丝机构和单焊枪组成,双丝共用一个具有两孔的导电嘴,单电源通过导电嘴同时向双丝输出电流形成单个电弧,双丝末端熔滴相互吸引形成共熔滴并稳定过渡到熔池。采用高速摄像、信息同步采集及焊接电源等装备,开发双丝单弧气保焊熔滴过渡试验系统,研究了不同焊接电流参数对熔滴大小、过渡行为及焊缝形貌的影响,并阐明了双丝单弧气保焊熔滴过渡机理。结果表明：随着焊接电流的增大,熔滴过渡形式依次为多脉一滴、一脉一滴、射流过渡和潜弧射流过渡四种模式,过渡频率逐渐增大,熔滴体积逐渐减小。焊缝形貌研究表明,随着焊接电流增大,焊缝熔深逐渐增大,熔宽先增大后减小,当焊接电流为570 A时,焊缝截面成形质量最佳,此时熔敷速度为15.8 kg/h。     

IGBT逆变式CO2焊机的特点

1晶闸管CO2气体保护焊机的不足目前我国的CO2焊机基本都是晶闸管整流焊机，焊接过程爆燥、飞溅大等问题一直难以解决。产生飞溅的原因一般有两种，如果在熔滴和熔池接触的初期，电流较大，熔滴与熔池之间的短路小桥将会发生爆断，熔滴向外飞出，产生大滴飞溅。如果熔滴在熔池表     

脉冲MIG焊熔滴过渡光谱信息的研究

采用焊接电弧光谱检测装置,对脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱信息进行了研究,结果表明,电弧光谱信息可以很好地反映脉冲MIG焊的熔滴过渡;发现了多种熔滴过渡的光谱信息模式,这些模式可反映1峰0基、1峰1基等各种形式的熔滴过渡,特别是可以对脉冲峰值期间的多滴喷射过渡作出清晰的反映;信号波形的脉动幅值大,脉宽较宽,抗干扰能力强,容易识别,信号品质优越。这些结果为脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱实时控制奠定了良好基础,为脉冲MIG焊的控制开辟了一条新途径。     

石墨对无渣自保护药芯焊丝性能的影响

基于Fe-Cr-C堆焊合金体系,研究了石墨含量对无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡行为、焊接飞溅、焊缝成形,以及堆焊层组织和性能的影响。实验结果表明,石墨含量在0%~8%(质量分数,下同)范围内变化时,随着石墨含量的增加,熔滴细化、过渡频率逐渐增大;焊接飞溅呈现先减小后增大的趋势,当石墨含量为6%时,飞溅率出现最小值3.57%,此时亦获得良好的自保护效果,焊道成型美观,表面光洁无渣。石墨促进了堆焊层组织先析碳化物的形成,同时抑制了共晶碳化物的生长,并使得先析碳化物趋于垂直于母材表面生长。随着石墨含量的增加;洛氏硬度值逐渐增加;当石墨含量超过6%后,硬度值增幅放缓,韧性恶化,焊道出现裂纹。综合考虑上述因素,该无渣自保护药芯焊丝药芯中石墨最佳添加量为6%左右。     

焊接电流对不锈钢焊条熔滴过度及熔滴中夹杂物的影响

采用水中收集熔滴、光学显微分析、电子扫描能谱分析、计算机图象分析及平板堆焊等试验方法,研究了焊接电流对Ｅ３０８－１６不锈钢焊条熔滴中夹杂物的影响,结果表明,焊接电流增大时,焊条的熔滴质量比和熔滴的平均质量减小,熔滴的过渡频率增高,熔滴中非金属夹杂物含量增大,焊缝中的气孔率与熔滴中夹杂物含量之间不存在严格的规律性对应关系;熔滴中非金属夹杂物是熔滴区化学反应的产物,属“内生”性质。     

焊接电流对不锈钢焊条熔滴过渡及熔滴中夹杂物的影响

采用水中收集熔滴、光学显微分析、电子扫描能谱分析、计算机图象分析及平板堆焊等试验方法,研究了焊接电流对E308-16不锈钢焊条熔滴中夹杂物的影响.结果表明,焊接电流增大时,焊条的熔滴质量比和熔滴的平均质量减小 ,熔滴的过渡频率增高,熔滴中非金属夹杂物含量增大,焊缝中的气孔率与熔滴中夹杂物含量之间不存在严格的规律性对应关系;熔滴中非金属夹杂物是熔滴区化学反应的产物,属" 内生"性质.     

逆变GMAW焊机短路过渡波形控制研究

为了实现对GMAW焊短路过渡过程精确和优化控制,首先研究短路过渡不同阶段的熔滴过渡过程,在充分利用IGBT逆变GMAW焊机优异的动态响应性能的基础上,研究了多种不同的短路过渡波形控制方式,并提出一种短路燃弧状态控制法.当短路发生后,电流先保持在一较低值,然后以斜率可以调节的双折线规律上升.在燃弧阶段,调节控制回路参数,控制燃弧电流的变化速度,保证充足的燃弧能量.实验表明,采用该种控制方式的GMAW电源可以有效的减少焊接飞溅,改善工艺性能.     

钛合金交替供气GMAW焊接研究

研究了钛合金GMAW保护气交替供气方式对TA2平面堆焊焊缝的影响。利用高速摄像、电流传感器对焊接过程电弧形态、熔滴过渡、电流信号等信息进行采集,并记录焊缝的形貌特征,试验结果表明,交替保护下熔滴过渡方式为细滴状轴向过渡和粗滴状非轴向排斥过渡的混合过渡模式;平均焊接电流随时间延长以类似正弦波上下交替变化,变化频率与交替频率保持一致;相比Ar气、预先混合气,交替保护能够获得熔深更深、熔宽更宽的焊缝。     

不锈钢焊条熔滴过渡形态与交流稳弧性的关系

采用水中收集熔滴、平堆板焊、高速摄影等试验方法，研究了不锈钢焊条熔滴过渡形态与交流稳弧性的关系。结果表明：细熔滴过渡时交流稳弧性好，电极斑点面积增大是改善交流稳弧性的主要原因；促使熔滴细化的药皮组成物、适当的药皮厚度、合理的焊条烘干温度和合适的焊接电流，对改善交流稳弧性都具有重要作用。     

熔化极脉冲氩弧焊脉冲电流波形对熔滴过渡的影响

本文研究了脉冲电流波形对氩弧焊熔滴过渡的影响。曾采用三角形波、矩形波、带前沿冲刺的矩形波、梯形波和半波正弦波等波形进行试验,研究了脉冲冲量、前沿陡度、脉冲峰值及其所在相位对熔滴过渡的影响。通过工艺试验和对带有同步记录焊接电流波形的高速摄影照片的分析发现:(1)钢焊丝脉冲焊的熔滴过渡不仅与脉冲冲量的大小,而且与脉冲的波形形状尤其是与峰值的大小与相位有关,即用Daggett E. H. 的“等冲量原理”来判断各种波形下的熔滴过渡是不合适的;在相同脉冲冲量下,脉冲前沿较陡、脉冲峰值较大、脉冲时间较短的波形,与脉冲前沿平坦、脉冲峰值较小、脉冲时间较长的波形相比,能保证更稳定的熔滴过渡。(2)铝合金的脉冲熔滴过渡的试验进一步证实了上述结论,同时还发现在脉冲峰值较小,脉冲时间较长的情况下,如果脉冲冲量选择不当,会出现第二滴的慢速飞渡现象;用峰值较大而宽度较小的脉冲可以较方便地避免上述现象。     

两种70kg级实芯焊丝的电弧物理特征分析

采用汉诺威焊接质量分析仪与焊接过程高速摄影,测试分析了在混合气体保护焊条件下,进口与国产两种70 kg级实芯焊丝的电弧物理特性,发现两种实芯焊丝均以短路过渡为主,并从熔滴行为特征、电弧电压和焊接电流波形、短路时间等方面分析了两者之间焊接工艺性的差异。针对两种焊丝所表现出的电弧物理特性及熔滴过渡形态的差异,采用PHI 595SAM扫描俄歇微探针对两种焊丝表面进行成分分析。     

脉冲参数对高强奥氏体焊丝MIG焊接熔滴过渡的影响

采用高速摄像技术和汉诺威弧焊分析仪研究了脉冲频率、基值电流、脉宽比以及脉冲波形对H08Cr18Ni27Mo6奥氏体焊丝MIG焊接熔滴过渡的影响,结果表明,脉冲频率、基值电流与脉宽比对熔滴过渡影响较大,而脉冲波形影响较小,采用较高脉冲频率、较小的脉宽比并结合适当的基值电流能够获得理想的熔滴过渡形式。     

焊剂片约束电弧焊接三明治板熔滴过渡与熔池波动研究

针对焊剂片约束电弧(FBCA)焊接高强钢三明治板熔池研究难点,采用侧边贴敷耐高温石英玻璃片方法,采集焊接动态过程信息,实现熔池边缘曲线的提取与特征参数的计算,研究不同参数下熔滴过渡模式及熔池边缘曲线波动情况,分析熔池振荡角与焊接稳定性及焊缝成形之间的关系。结果表明：不同参数下FBCA焊接存在短路过渡、粗滴过渡、排斥过渡、细滴过渡、射滴过渡、弧桥并存过渡六种过渡方式,对芯板内熔池边缘波动的影响依次减弱;随着熔池振荡角变化,熔池边缘曲线形状存在混合U形、深U形及浅U形,电弧燃烧稳定性依次增强;当焊接处于弧桥并存过渡模式、熔池边缘曲线为浅U形时,电弧稳定燃烧,电弧力作用均匀,焊接过程稳定,焊缝质量最好。     

等离子喷涂中雷诺数对熔滴扁平化行为的影响

采用狭缝法收集不同工艺条件(雷诺数)下的氧化钇部分稳定的二氧化锆(YSZ)扁平粒子, 采用扫描电子显微镜(SEM)及三维激光显微镜观察形貌, 同时采用Fluent流体力学软件模拟不同雷诺数下YSZ熔滴的铺展和凝固过程, 研究雷诺数对扁平粒子形貌的影响规律。实验及计算结果表明: 当欧氏数大于0.2时, 雷诺数对YSZ熔滴的扁平化行为具有重要的影响作用, 熔滴飞溅的临界雷诺数为450±20, 即当雷诺数小于450±20时, 熔滴呈圆盘状且不发生飞溅, 反之熔滴发生飞溅。对于粒径相同的YSZ熔滴, 超音速等离子喷涂(SAPS)获得的熔滴扁平率约为普通等离子喷涂(APS)工艺的1.3倍。     

板对接仰位单面焊双面成型技术

板对接仰位手工电弧单面焊双面型技术操作难度较大,焊接时由于熔池倒悬在焊件下面,受重力作用而下坠,同时熔滴自身的重力不利于熔滴过渡,且熔池温度越高,表面张力越小,很容易在焊件正面出现焊瘤,背面出现凹陷。本文重点对它的焊前准备,焊接工艺参数,焊接操作方法 ,进行讲解。     

CMT焊接技术在钛合金领域的研究现状

介绍了CMT焊接技术在钛合金领域的工作原理及研究现状.与普通TIG/MIG焊相比,CMT焊具有热输入小、无飞溅等突出优点,实现了熔滴到熔池的冷过渡,能够大幅度减小焊接热输入量,进而实现钛合金高精度、高质量焊接.目前CMT焊接技术研究多集中于异种金属的连接,尚未系统开展工业用钛合金CMT焊接机理、工艺和接头组织性能研究.这也成为了未来钛合金焊接技术的发展方向.