手工电弧焊单面焊双面成形成形机理及成形控制的探讨（下）

三、单面焊双面成形焊缝的控制〈一〉平焊1.工艺参数坡口角度 30°±2°间隙始端4mm,末端5mm钝边厚度 1～1.5mm焊条结422、φ3.2电流 110～120A焊条前倾角50°±5°     

TA2钛合金管道仰焊位置PAW焊缝成形研究

对准Ф219 mm×8.8 mm TA2钛合金管道全位置等离子弧焊仰焊焊缝成形进行了研究,通过对仰焊位置熔池受力分析,阐述了仰焊位置PAW焊缝成形缺陷产生的原因,分析认为仰焊位置PAW内凹的产生与穿孔熔池受重力影响引起的熔池"塌陷"密切相关。仰焊位置PAW的特点是焊缝正面熔宽较大、背面熔宽较小,且焊缝背面余高较小易产生内凹缺陷。通过试验表明,不同焊接参数对焊缝成形影响均不相同,焊缝背面熔宽对焊接参数变化较敏感,当各参数之间相互匹配时,可得到良好的焊缝成形。     

低碳钢管子全位置A-TIG焊接法

A-TIG焊是一种新型高效的焊接法,具有熔深深,热影响区小、焊缝窄、变形量小、效率高等特点.对低碳钢管子全位置A-TIG焊接法进行了研究.在分析了涂覆活性剂后管子全位置焊接过程中熔池的受力状态的基础上,制定了相关焊接工艺.对6mm厚的低碳钢管子焊接时不开坡口,将活性剂刷涂于待焊焊道表面,使用管道全位置焊机进行焊接,可以一次焊透,并能单面焊双面成形.突破了管道全位置焊机只能焊接薄壁管的局限性,使得管道全位置焊机的使用范围进一步扩大,焊接效率大幅度提升.     

单枪自动焊在管道连头口应用中的改进研究

利用内焊机根焊+实心焊丝气保下向自动焊进行长输管道焊接施工具有过程易于控制、焊接效率高、质量稳定的优势.然而,由于组对和坡口因素,原有的自动焊技术在管道连头施工中难以应用.连头口具有宽窄不一、错边量大的特点,为实现管道连头的自动化焊接,以CPP900-W1单焊炬管道自动焊系统为基础,采用药芯焊丝气保护焊工艺,通过试验对装备功能及工艺参数进行优化,在坡口组对错边量3 mm,平焊位置和仰焊位置组对间隙相差2 mm(平焊位置组对间隙2.5 mm,仰焊位置组对间隙4.5 mm),得到能够满足连头口自动焊要求的焊接装备和焊接工艺参数,焊缝无损检测结果及力学性能均满足相关标准的要求.该设备和工艺现已在中俄东线现场得到应用且效果良好,大幅降低了焊工劳动强度,同时提高了焊接效率.     

超窄间隙焊接坡口宽度与工艺参数适应性研究

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的焊接工艺参数对坡口宽度变化要求严格,需要根据坡口宽度变化相应地进行调整。改变工艺参数,分别对坡口宽度为3.5,4.0,4.5 mm的I形坡口进行焊接试验。结果表明,电弧电压是影响焊缝的表面形貌和成形系数的主要参数,焊接电流是影响坡口根部熔合深度的主要参数,当坡口宽度变化时,以上各工艺参数的匹配关系均需要适当地调整。基于焊缝表面形貌、成形系数和坡口根部熔合深度的要求,给出了3种坡口宽度下的焊接工艺参数。     

坡口预留间隙对高强度钢厚板打底焊缝成形的影响

利用MSC. Marc有限元分析软件对低合金高强度钢厚板打底焊热过程进行数值模拟,从温度场角度分析坡口预留间隙大小对焊缝根部熔合的影响,并通过焊接试验对模拟结果进行验证和补充. 结果表明,在低合金高强度钢要求的焊接热输入下,当预留间隙小于2 mm时,打底焊缝根部出现未熔合或未焊透缺陷;当预留间隙增大到2~4 mm时,打底焊缝根部熔透,焊缝成形良好;当间隙增大到5 mm以上后,热源不足以熔化较多的侧壁母材金属,可能出现未熔合,实际焊接时需要采用大热输入摆动才能熔合良好.     

手工电弧焊单面焊双面成型的连弧施焊法(六)

插入式马鞍型管接头的焊接 1.焊接工艺参数试件是16Mn或20~＃钢管材。接头形式及各部尺寸如图22所示。其中立管与横管的长度均为100mm,接头坡口型式为45°单V形(即在立管上开出45°V形坡口),坡口钝边为零,根部间隙为3～4mm。焊缝背面余高为0～3 mm,正面焊角尺寸如图22所示。     

高功率激光拼焊不锈钢焊接接头组织与性能

采用6 kW连续光纤激光器对5 mm厚的304不锈钢进行了高功率激光对接焊,通过改变预置间隙和焊接速度来进行工艺优化,并对不同组焊接工艺参数的焊接接头进行宏观与微观组织分析、显微硬度试验。结果表明,在激光功率3 kW下,拼焊5 mm厚的304不锈钢板,当激光焊接工件预置间隙不大于0.3 mm时,焊缝成形均匀美观,未发现裂纹;在同一焊接速度下,通过改变预置间隙,焊缝成形也会不同。焊缝截面呈Y形,热影响区(HAZ)相当窄,焊缝熔化区组织均为针状铁素体,以枝晶方式沿不同取向分布在中心区域两侧;焊缝区域和母材的硬度没有发生明显变化,说明接头没有发生软化。     

20MnMo钢特大型缸体的焊接工艺改进

根据20MnMo钢特大型锻件焊接结构的液压缸体结构特点,设计了双面坡口形式。采用熔化气体保护焊方法的单面焊双面成形技术焊接内侧坡口,然后采用双丝窄间隙埋弧焊焊接外侧坡口,焊接过程中,严格控制预热温度、层间温度以及焊接工艺参数,焊后立即后进行热消氢处理,最后进行整体消应力热处理。焊缝超声波检测及缸体耐压试验结果合格,表明熔化气体保护焊单面焊双面成形技术能够避免使用衬板或背面焊前清根处理,双丝窄间隙埋弧焊时使用H10Mn2准3.2 mm埋弧焊焊丝及SJ101焊剂配合,焊渣自动脱落,说明改进的焊接工艺是合理、可行的,能够保证焊接质量,提高生产效率,降低生产成本。     

焊接电压和焊剂带厚度对超窄间隙焊缝形态的影响

存焊剂带约束电弧超窄间隙焊接中,电弧和焊接带相互作用直接影响焊接过程的稳定性及焊缝的成形.改变焊接电压和焊剂带厚度,存宽度为4 mm的Ⅰ形坡口进行超窄间隙焊接试验,分析焊缝横向剖面形貌.结果表明,当焊剂带的厚度大于0.566 mm时,配合合适的焊接电压,均可获得良好的焊缝形态.而较厚的焊剂带,可选择的焊接电压范围较宽,...     

基于Fluent的窄间隙TIG焊枪结构优化设计

针对大型工程项目当中的大口径、大厚壁、深窄间隙坡口的管道对接需求,设计了一款窄间隙TIG(NG-TIG)焊枪,并实现高效率焊接。该枪体为非对称的一体化扁平式结构,在间隙宽度为10 mm、深度15 mm的U形坡口内进行焊接试验,发现在窄间隙焊接过程中出现了焊缝成形不连续、焊缝出现气孔及电弧不稳等问题。为了达到理想的焊接工艺效果,文中通过Fluent软件进行了数值模拟仿真分析,对窄间隙TIG焊枪的保护气输送通道及其出口布局进行了结构优化,并且在与传统TIG焊枪的保护气体流量及运动轨迹等方面进行对比后,发现保护气体在钨极周围均匀向外扩散,且速度与传统TIG焊枪的气体保护状态接近,从而确定了窄间隙TIG焊枪的气体保护结构。结果表明,焊枪在焊接电流为120 A,焊接速度为100 mm/min,气体流量在25 L/min的焊接工艺参数下电弧稳定、无飞溅,焊缝成形美观无缺陷。 创新点： (1)通过Fluent软件对传统TIG焊枪的保护气体状态进行了仿真,并作为参照对窄间隙TIG焊枪的送气结构进行了优化设计。(2)窄间隙TIG焊枪既继承了传统TIG的优势,又解决了窄间隙焊接过程中电弧不稳、焊缝出现气孔等常见的问题。(3)通过非填丝和填丝,在坡口内和管壁盖面2种工况下进行了焊接试验,确定了窄间隙TIG焊枪的良好适用性。     

大厚度船用高强钢激光-电弧复合焊技术研究

为实现大厚度高强钢全熔透单道对接焊,针对厚度20mm的AH32船用高强钢,采用15kW大功率CO_2激光进行激光-电弧复合焊接.分析了工件坡口、焊接速度、送丝速度、离焦量、装配间隙等规范参数对焊缝成型影响;通过金相观察以及显微硬度测定分析了接头组织性能.结果表明:通过激光功率等焊接规范匹配,激光-电弧复合焊接能实现20mm厚板的全熔透单道对接;钝边为8mm的Y形坡口有助于提高厚板激光-电弧复合焊缝熔透能力;降低焊接速度有利于提高熔深能力;工件厚度较大时,装配间隙对焊缝熔深能力的影响较为显著;接头硬度表明厚板激光复合焊焊缝纵向热循环模式存在较大差异.     

Development of gap sensing system for narrow gap laser welding

Narrow gap welding with an oscillation laser beam is one of the effective processes for thick plate welding. To put this welding process into practical manufacturing, a groove-sensing system using image processing for narrow gap welding with an oscillation laser beam is used. This developed system uses still images of the weld zone taken by a coaxial CMOS camera. It can recognize the position of the groove wall by analysing the brightness distribution in the still image. It can then control the oscillation width and the laser-irradiated area by calculating the groove width and the groove centre position. Some narrow gap welding experiments were performed to evaluate the performance of the developed system. The results revealed that the developed system is effective for narrow gap welding with an oscillation laser beam. Using this system, the narrow gap groove can be welded even if the groove width has changed during the welding process.     

铝合金厚板激光扫描填丝焊接气孔抑制

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.     

窄间隙TIG横焊侧壁熔合行为

开展了不同焊接工艺参数对窄间隙坡口上下侧壁熔合行为研究。结果表明,钨极位置对下侧壁的熔深影响比较显著,钨极位置在-1.5mm到-2.5mm时,焊缝成形比较稳定。其次是焊接电流对于下侧壁熔深影响较大,基值电流在150~250A时下侧壁熔合良好。送丝速度和脉冲频率对于焊缝表面弯曲程度和夹角α影响较大,送丝速度增加至3000mm/min之后,夹角α接近直角;脉冲频率大于10Hz,焊缝表面弯曲程度变得很小,夹角α接近直角,以上两种情况严重影响下侧壁熔合。钨极位置和电弧电压对上侧壁熔合行为影响比较显著,钨极位置为1。5mm时,上侧壁开始出现咬边现象。送丝速度增加至3000mm/min时,焊缝与上侧壁的夹角开始变小。     

厚壁管窄间隙全位置焊接摆动钨极控制系统研制

从钨极摆动控制、钨极摆动迷分析、焊接过程中弧长调节等几方面介绍厚壁管窄间隙全摆动钨极控制系统特点,其在实际管理全位置焊接中工作稳定可靠,达到设计要求。     

窄间隙坡口激光-MAG复合焊温度场数值模拟

采用激光电弧复合焊焊接窄间隙坡口钢板,坡口会影响激光光致等离子体及电弧形态,从而改变能量密度分布。采用数值模拟手段,综合考虑激光与电弧的相互作用以及窄间隙坡口对等离子体及电弧的压缩作用,建立激光-MAG复合堆焊热源模型和适用于窄间隙坡口的激光-MAG复合焊接热源模型,并分别进行堆焊和窄间隙坡口对接焊的温度场数值模拟。结果表明,两种热源模型的模拟所得焊缝形状与实际焊接焊缝熔合线相符性良好,熔宽、熔深相近,窄间隙坡口对温度场分布有重要影响。     

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.     

窄坡口MAG焊摆动宽度对电弧行为特性的影响

以窄坡口焊枪摆动数学模型和焊丝熔化模型为基础,建立窄坡口MAG焊枪摆动系统的电弧长度数学模型。进行射流过渡和短路过渡条件下不同焊枪摆动宽度的焊接试验。通过高速摄像系统得到电弧和熔滴图像,分析焊枪摆动宽度对电弧和熔滴过渡的影响。利用建立的数学模型模拟电流、电压和弧长随时间变化的规律,对焊枪摆动宽度为3 mm时的短路过渡焊接试验中的电弧和熔滴现象进行理论解释。研究发现,在侧间距(焊丝到侧壁的距离)为0~0.5 mm时,电弧燃烧稳定,熔滴过渡平稳,焊缝质量良好。