堆焊速度对堆焊成型质量的影响

针对堆焊速度对三维堆焊成型质量的影响,基于Visual-Environment三维仿真软件,建立单道多层堆焊有限元模型,并进行实验验证。仿真结果表明:垂直于焊道方向,随着堆焊速度的增加,焊道处的拉应力呈现减小的趋势,沿焊道方向,随着堆焊速度的增加,焊道与基板连接处残余应力逐渐增大,而稳定焊接区域残余应力逐渐减小。高速堆焊时,成型效率更高,但表面质量差且起弧收弧缺陷较多。在低速堆焊时,成型效率低,但表面质量更好。综合考虑残余应力、效率与表面质量,在本实验条件下6 mm/s为最佳堆焊速度。     

铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测

文中首先采用同一组焊接参数,在四种厚度基板上进行单道20层铝合金薄壁试样成型,发现不同厚度基板下试样稳定区的焊道宽度相同. 基于此结论,利用二次通用旋转组合方法设计试验样本,通过二次回归方程建立工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度、层间温度)与成型试样稳定区域焊道宽度尺寸预测模型,经验证发现模型预测效果较好. 结果表明,影响焊道宽度的主要因素有焊接电流、焊接速度和层间温度. 当电流小于95 A时,参数对焊道宽度的影响顺序为:电流大于焊接速度大于层间温度;当电流大于95 A时,顺序变为:电流大于层间温度大于焊接速度. 同时,焊接电流和层间温度间存在交互作用.     

基板厚度对薄壁件GMA增材制造温度场的影响

对环形薄壁件GMA增材制造温度场进行数值模拟,采用热循环试验对计算结果进行验证,并研究基板厚度对堆积过程温度场的影响. 结果表明,基板厚度增加,熔池最高温度降低且长度减小,“拖尾”状况改善明显. 第一层中点热循环曲线上的波峰和波谷随基板厚度增加而降低,波峰差值先增大后趋于稳定,波谷差值先保持稳定再减小. 熔池轴向最大温度梯度随基板厚度增加而增大,但增量逐渐减少. 熄弧时刻,基板厚度增加,各层中点的轴向温度梯度增大,但随堆积高度增加,轴向温度梯度上升趋势明显减弱.     

CMT Cycle Step工艺参数对焊缝表面特征纹路及成形尺寸的影响

采用CMT Cycle Step焊接工艺进行平板堆焊正交试验,研究了送丝速度、焊接速度、熔滴数量和间隔时间四个参数对焊缝表面特征纹路及成形尺寸的影响,建立了各参数与焊缝表面鱼鳞纹步长S、焊缝熔宽B、堆焊层厚度h之间的回归模型.结果表明,随着焊接速度、熔滴数量和间隔时间的增大,焊缝表面鱼鳞纹步长S呈逐渐增大的趋势.适当减小焊接速度和间隔时间,可有效减小焊缝表面高度差Δh,提高焊缝表面成形质量.随着送丝速度和熔滴数量的增大,焊缝熔宽B和堆焊层厚度h均逐渐增大;随着焊接速度的增大,焊缝熔宽B和堆焊层厚度h逐渐减小.根据理论分析和回归分析得到准确性较高的回归方程,为预测焊接焊缝成形以及优化焊接工艺参数提供理论依据.     

基于GMAW堆焊成形的堆焊层焊道搭接量及力学性能研究

以基于GMAW堆焊成形的堆焊层为研究对象,研究了其焊道搭接量模型,重点分析了焊道搭接量对堆焊层成形表面平整度的影响。通过试验对搭接模型的可靠性进行了验证,并对堆焊层横截面整体显微硬度进行测试,对堆焊层水平方向的力学性能进行了拉伸试验。结果表明:采用电流115 A、送丝速度50 mm/s、焊接速度6 mm/s这组成形工艺参数时,成形质量相对稳定,堆焊层成形表面平整度好;堆焊层的硬度从焊道底部向上逐渐增大,大致在150~180HV之间;堆焊层拉伸性能好,断口为韧性断裂,塑形好,能满足零件的使用性能要求。     

不锈钢带极埋弧堆焊技术应用性的研究

对30 mm ×0.5 mm,60 mm ×0.5 mm,90 mm ×0.5 mm焊带的焊接工艺性能及参数进行了试验研究,通过逐步调整焊接参数,分别获得了有缺陷和无缺陷的堆焊层,并结合堆焊层成形照片,分析了焊接参数及操作对堆焊层成形的影响.最终选取最佳参数,堆焊出厚度均一、表面光滑的堆焊层,成功地将堆焊层厚度控制在了6.0～6.5mm范围内.同时,通过对堆焊层进行力学性能、化学成分检测及铁素体含量测定等检验,验证了工艺参数,掌握了不同规格焊带的带极埋弧堆焊工艺性能.     

核级低合金钢手工回火焊接热影响区组织性能研究

采用焊条电弧焊回火焊接工艺在核级低合金钢S271板开槽试件上堆焊核级低合金钢焊条制备焊接试验件,利用该试件研究局部增加焊接热循环对低合金钢热影响区(HAZ)组织性能的影响以及回火堆焊层厚度对HAZ组织性能的影响。结果表明:未增加补充焊道的试件,焊趾位置HAZ回火效果不够充分,局部组织有回火马氏体和残余奥氏体晶界存在,冲击韧性相对较低;增加补充焊道的试件,焊趾位置HAZ残余奥氏体分解和回火马氏体组织分解转化充分,虽然硬度略有偏高,但冲击韧性改善显著;焊接过程中去除部分回火焊层厚度,可有效改善HAZ回火效果,且在一定厚度范围内,随着上一层回火焊层打磨量的增加,对应的样品HAZ显微硬度呈下降趋势,冲击韧性呈明显上升趋势。     

工艺参数对带极单层电渣堆焊层成分、成形及性能的影响

针对加氢反应器部件的焊接,采用单层电渣堆焊技术和国产焊带与焊剂,研究了堆焊工艺参数对堆焊层成分、成形及性能的影响。分析了4. 0～4. 5 mm,4. 5～5. 0 mm,5. 0～5. 5 mm,5. 5～6. 0 mm等四种厚度的堆焊层中主要合金元素的含量,以及分析了距离母材表面0. 5 mm及以上的堆焊层金属中合金成分的分布特点及稳定性。测试了不同厚度堆焊层中铁素体含量及其分布特点,控制堆焊层厚度为4. 0～5. 5 mm可以满足铁素体含量3～8 FN的技术要求。在合适的工艺参数范围内,堆焊层表面成形良好无缺陷,化学成分、铁素体含量及侧弯性能均满足技术要求。     

成形参数和搭接量对堆焊成形尺寸的影响

为了分析不同工艺参数对堆焊成形尺寸的影响并确定其最优参数组合,在前期研究的基础上,选取与堆焊成形质量密切相关的3个主要工艺参数,即焊接速度、送丝速度和焊接电压,通过正交试验法设计了焊接试验,并采用极差分析法对试验结果进行了分析。结果表明:焊接速度对焊道熔宽影响最大,而送丝速度对焊道余高影响最大,得到最优参数组合为焊接速度4 mm/s,送丝速度80 mm/s,焊接电压20 V。在此基础上,研究了其焊道搭接量模型,确定出两道焊道之间的最佳搭接距离,通过试验验证了搭接模型的可靠性,最后得到的多道堆焊零件表面平整度较好。     

激光沉积薄壁结构热力演化的尺寸效应

为研究激光沉积TC4单道薄壁结构热力演化的尺寸效应,采用有限元仿真和实验相结合的方法,分析了薄壁结构长度对温度、应力和基板变形的影响,并通过热电偶测温、基板残余变形验证了模型的可靠性。结果表明,熔池温度随层数循环递增,停光瞬间,试件最高温度急速下降,最低温度以抛物线形式持续上升。长度增加,对熔池极值温度影响不大,但会导致冷却曲线曲率变小,稳定降温速率加快,温度梯度变大。沉积过程中首层应力最大,随层数增加,应力递减,冷却过程中又逐步回升。长度增加,导致首层应力增大,沉积过程中低应力区和冷却过程中高应力区均围绕在薄壁结构附近,其范围扩大,但数值未见增大。沉积过程中基板会产生方向和大小不断变化的纵向翘曲变形,冷却后固定为朝向光源。长度增加,翘曲会更加明显。冷却过程中,基板变形比温度和应力更早达到平衡。     

Neuron self-learning PSD control for backside width of weld pool in pulsed GTAW with wire filler

In this paper, the weld pool shape control by intelligent strategy was studied. A neuron self-learning PSD controller for backside width of weld pool in pulsed GTAW with wire filler was designed. The PSD control arithmetic was analyzed, simulating experiment by MATLAB software was done, and the validating experiments on varied heat sink workpiece and varied gap workpiece were successfully implemented. The study results show that the neuron self-learning PSD control method can attain a perfect control effect under different set values and conditions, and is suitable for the welding process with the varied structure and coefficients of control model.     

Effect of welding conditions on reduction in angular distortion by welding with trailing heat sink

Abstract

The effectiveness of welding with a trailing heat sink in reducing the angular distortion of a weld has been experimentally investigated with focus on the cooling position. A numerical model of welding with a trailing heat sink is constructed through the comparison of measured values of weld penetration, thermal cycles and angular distortion with those calculated. On the basis of this model, the effect of welding heat input conditions on the reduction in angular distortion is discussed to evaluate the versatility of welding with a trailing heat sink. The results indicate that the choice of an appropriate cooling position behind the welding heat source is essential for the effective reduction in angular distortion. The reduction in angular distortion by the heat sink at the appropriate cooling position increases with the heat input parameter Q_net/h, where Q_net is the weld heat input and h is the thickness of the plate.     

Process control based on double-side image sensing of keyhole puddle for the VPPA welding of aluminum alloys

The double-side image sensing of the keyhole puddle in the variable polarity plasma arc welding of aluminum alloys has been investigated in this paper, to extract the characteristically geometrical size of the keyhole and to realize the feedback controlling for weld formation in the welding process. Some geometrical sizes of the visible keyhole in the front and back images such as the width, height, area, etc. can be used to monitor both the keyhole puddle and the weld formation in the welding process. Under the condition of the varied heat sink, varied gap and misalignment, the trend from normal welding to cutting can be reflected from the variations of geometrical sizes of the keyhole puddle respectively. The keyhole area, the keyhole height and the shape parameters of the keyhole puddle are the key parameters which reflect the trend from normal welding to cutting when meeting the condition of the varied heat sink, varied gap and misalignment respectively. The algorithm for the image processing of the keyhole puddle and the periphery extracting of the visible keyhole developed in the paper can be used to determine real-timely the geometrical sizes of the visible keyhole. Artificial neural network is applied to establish the model for predicting the geometrical sizes of the back keyhole puddle. The inputs of the model are the geometrical sizes of the front keyhole puddle and the weld parameters, the outputs of the model are the geometrical sizes of the back keyhole puddle. The model can be used to control the stability of keyhole and the weld formation.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配.借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究.结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复...     

摆动电弧窄间隙立向上GMAW焊缝成形

文中对摆动电弧窄间隙立向上GMAW工艺进行了研究.结果表明,窄间隙立向上焊缝表面中间凸起,而立向下焊缝中间下凹;摆动角度和摆动速度的增加均有利于焊缝中间凸起高度的降低,侧壁停留时间对焊缝中间凸起的影响较小;电弧在坡口中间摆动时单位移动轨迹长度上的电弧能量能够影响焊缝中间凸起高度,侧壁停留时的单位移动轨迹长度上的电弧能量则主要影响焊缝熔宽,摆动参数通过影响电弧能量的分布来影响焊缝熔宽和中间凸起高度.     

铝合金双脉冲MIG焊熔宽控制

针对铝合金中厚板恒定规范焊接过程中的热积累效应强、焊缝熔宽逐渐变宽甚至出现焊塌等问题,提出了基于视觉实时传感的熔宽变化,并通过改变周期性双脉冲中的高能脉冲时间即双脉冲占空因数来调节热输入进行熔宽控制的方法,并建立了基于Labview的熔宽视觉传感和xPC Target实时目标环境的快速原型控制系统来进行闭环控制.结果表...     

焊枪行走角变化对等离子弧穿孔立焊焊缝成形的影响规律

以5 mm厚的5A06铝镁合金板材为主要研究对象,焊缝的正面熔宽和背面熔宽为成形特征参数,通过正交试验确定焊枪行走角变化对焊缝成形影响的显著性,从能量传递的角度研究了焊枪行走角的变化对等离子弧穿孔立焊焊缝成形产生影响的机理.结果表明,焊枪行走角对焊缝成形的影响在焊接电流和离子气体流量之间;焊枪与试板垂直时正面熔宽最大,而随着行走角的减小,焊缝背面熔宽逐渐增大.焊枪行走角的改变使熔池正面的能量密度以及背面最高温度截面和最大熔宽截面的相对位置发生变化,对焊缝背面熔宽的影响可归结于厚度方向不同截面热源位置的偏离与工件厚度导致的传热滞后之间相互作用的结果.     

预熔氧化层对AA-TIG焊缝形貌的影响

AA－TIG焊（arc assisted activating TIG welding）是一种新型高效焊接方法,该方法通过焊前采用小电流辅助电弧以Ar＋O：作为保护气体在待焊部位预熔一道氧化层,然后再进行常规TIG焊,可获得深而窄的焊缝．试验通过改变辅助电弧工艺参数来改变预熔氧化层的厚度,分析预熔氧化层厚度对焊缝成形的影响．结果表明,辅助电弧的电流、速度以及辅助电弧中氧气流量对预熔氧化层厚度有很大的影响,辅助电弧中氧气流量越大、辅助电弧热输入越大时,预熔氧化层越厚;AA—TIG焊时预熔氧化层的厚度对焊缝深宽比影响较大,随着预熔氧化层的增厚,焊缝深宽比先增加后减小．     

Investigation of front pool width penetration control for application to varying plate thickness

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｆｒｏｎｔｐｏｏｌｗｉｄｔｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｖａｒｙｉｎｇｐｌａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ￥ＩＬＹｉｄａｎａｎｄＲ．ＷＲｉｃｈａｒｄｓｏｎ（ＷｅｌｄｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎ...     

Investigation of front pool width penetration control for application to varying plate thickness

0IntroductionForaccuracyGas-Tungsten-Arc-WeIdlug(GTAW),thecontroloffulIpenetrationweIdscontinuestobeaproblemwhenattemptingtocompletelyautomatetheprocess,especiallyforroboticaceimplementation.Forasinglepassonthinnermaterials,orrootpassesonthickerjointpreparations,itisnecessarythatthebackbeadwidthbesuitablycontrolledtoensurecompletepenetration,whileprevelltingexcessivebeadwidthandresultingsagofthemoltenweldpool.Sagoftheweldpoolwillresultinanexcessivebacksidebeadheight,aconcavefrontsidebeadpr…