摆动电弧窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响

在优化设计摆动电弧窄间隙GMAW焊炬的基础上,研究了摆动角度、摆动速度和侧壁停留时间对焊缝截面尺寸的影响规律。结果表明,摆动电弧有利于改善窄间隙焊接过程中的侧壁未熔合问题;随着摆动角度的增大,焊缝熔深减小,而侧壁熔深增大,表面下凹量则随着摆动角度的增大而增大;摆动速度的增大有利于焊缝熔深的减小和下凹量的增大,但是其对于侧壁熔深的影响不显著;焊缝熔深随着停留时间的增大而显著增大,侧壁熔深则随侧壁停留时间的增大略有增加,表面下凹量随着侧壁停留时间的增大而增大。     

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.     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

高速旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形的分析

采用平特性电源,研究了高速旋转电弧窄间隙MAG焊接工艺对焊缝成形的影响规律。结果表明,旋转电弧是通过热量的合理分配来改善焊缝成形,旋转频率对熔化速度的影响很小。提高旋转频率和降低保护气中CO2的含量有利于增加侧壁熔深,改善焊缝成形;但同时也容易造成电弧与侧壁短路,恶化焊缝成形,严重的将出现未熔合。所以在间隙小于10min时旋转频率应小于50Hz。焊接速度的变化不会影响过渡形式,但较低的焊接速度可以得到更大的表面下凹。     

考虑侧壁熔合的摆动电弧窄间隙MAG焊温度场热源模型

为了研究窄间隙焊缝摆动电弧MAG焊焊缝成形影响因素,需对其温度场分布情况进行分析. 针对摆动速度大于焊接速度的前提条件,分析了焊接层数不同导致的焊缝厚度不同以及磁偏吹对侧壁的影响,对多层单道焊建立了两种不同的热源模型. 同时采用Comsol有限元分析软件,实现了热源模型的加载和温度场的模拟. 结果表明,对于第一层焊(焊缝厚度3.6 mm)可以采用高斯—广义双椭球复合热源;对于第三层焊(焊缝厚度7.8 mm)可以采用双椭球—广义双椭球复合热源. 对比同时刻温度场模拟结果的焊缝截面与实际试验结果的焊缝截面,发现两者侧壁熔深情况基本吻合. 为后续对焊缝成形影响的进一步研究奠定了基础.     

新型高速旋转电弧窄间隙MAG焊接

研究开发了一种新型窄间隙MAG焊接系统。在该系统中，焊丝穿过电机的空心轴后从导电嘴的偏心孔进出，电机带动导电杆和偏心导电嘴旋转，从而使焊丝端部的电弧以一定直径高速旋转．以保证窄间隙焊接接头具有足够的侧壁熔深。焊接试验结果表明，这种旋转电弧焊接系统能在不同的旋转速度和旋转直径下稳定可靠地工作。并且明显地改善了窄间隙焊缝侧壁熔透，避免了接头底部指状熔深的出现，同时提高了焊接熔敷效率。     

摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律

研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化.     

窄间隙横焊焊缝成形不对称性研究

随着大型重工业的发展,厚板在横向位置的焊接越来越受到重视,而窄间隙横向焊接是效率最高、难度最大的一种焊接方法。采用新型扁平状摆动电弧窄间隙焊枪,研究窄间隙横焊时电弧摆动对焊接熔池流动及焊缝不对称性成形的影响规律。试验结果表明,电弧不摆动时熔池在重力作用下下淌,电弧摆动改变了熔池受力位置和热源的分布,使侧壁得到足够的能量实现完全熔合。随着摆动幅度的增加,熔池下淌趋势得到有效抑制,而且在不引起侧壁起弧前提下,摆动幅度越大,焊缝成形对称性越好。     

双丝窄间隙GMAW三元保护气成分对焊缝成形的影响

窄间隙焊接在厚板焊接中有着较大的优势,保护气成分在一定程度上影响电弧行为及熔滴过渡,进而影响焊缝成形。针对30 mm厚Q235低碳钢,研究了窄间隙坡口下Ar,He和CO2构成的三元保护气中,不同的保护气成分比例对焊缝成形的影响。结果表明：固定的He含量为5%,当CO2含量为10%时得到的焊缝表面成形良好,指状熔深相对较小,侧壁熔深相对较大的焊缝。固定CO2含量为10%,当He含量为10%时得到的焊缝表面成形良好,指状熔深相对较小,侧壁熔深相对较大的焊缝。     

船用钢结构980钢超窄间隙GMAW工艺剩磁研究

以试验为基础．分析了船用钢结构980钢超窄间隙GMAW工艺中坡口内出现剩磁的原因；在使用表面张力STF电源和全数字化脉冲MIG／MAG(TPS5000)电源两种不同的电源时。剩磁对电弧工作状态及焊缝侧壁熔合的影响。探讨了消除STT电源工作中剩磁不利影响的方法．外加纵向磁场可以消除剩磁的影响，促进两侧壁的熔合。     

摆动电弧传感窄坡口GMAW过程系统建模与仿真

针对油气管道窄坡口焊接普遍存在的侧壁未熔合问题,开展了X65管线钢窄坡口旋转电弧焊接工艺与性能的研究。搭建了X65管线钢板旋转电弧试验系统,利用高速摄像同步采集系统对旋转电弧熔滴行为进行了研究,分析了旋转电弧频率对熔滴过渡的影响。通过焊缝截面形貌的宏观金相观察,研究了窄坡口旋转电弧GMAW旋转频率对焊缝成形的影响。结果表明,高频旋转电弧加快了熔滴的过渡频率,减小了熔滴尺寸,促进了熔滴过渡过程。当旋转频率在5～30 Hz范围内时,能获得良好的焊缝成形。在旋转电弧的高频搅拌作用下,所获得的焊缝表面纹路十分致密,且焊接接头具有良好的抗拉伸性能和抗弯性能。

     

高强钢摆动电弧窄间隙GMAW组织与性能研究北大核心

采用摆动电弧窄间隙GMAW方法对42 mm厚的10Ni5Cr Mo V钢进行了焊接,并对其接头形貌、显微组织、硬度分布、拉伸性能和冲击韧性进行了测试分析。结果表明,该方法得到了成形良好、无任何宏观缺陷的窄间隙焊缝;焊缝组织由针状铁素体和粒状贝氏体及少部分马氏体组成;热影响区中的过热区以粗大的板条状马氏体组成,是整个焊接接头最薄弱区域,但其宽度较窄;窄间隙焊接接头具有较好的强度和韧性,无软化及脆化现象,满足使用要求。     

NM450/ZG30SiMn构件双丝窄间隙GMAW焊缝成形及组织与性能

采用双丝GMAW进行了50 mm厚NM450与ZG30SiMn异种钢材的窄间隙焊接。在模拟窄间隙坡口内进行了焊丝角度与焊接模式的探索,发现当焊丝夹角为6°、2个焊机的焊接模式均为恒压时,能够得到成形良好、无宏观缺陷的焊接接头。在进行厚板焊接时,2个电弧能够在侧壁稳定燃烧,并且熔体能够充分流动并润湿侧壁使得焊缝呈凹面形态。由于2根焊丝之间呈一定角度,侧壁未熔合缺陷得到有效抑制,并且在未预热的条件下也未出现宏观裂纹。焊缝组织主要为大量针状铁素体与少量块状铁素体,盖面层存在有较多的块状铁素体,而且块体比较大,而打底层与填充层块状铁素体数量较少,而且块体比较小,这也导致打底层焊缝的显微硬度大于填充层焊缝的显微硬度大于盖面层焊缝的显微硬度。     

窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法,并阐述了其原理,研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷,提出了在三丝间接电弧后,放置钨极电弧的方法. 结果表明,窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合,并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小,侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下,焊缝表面成形呈凸起状,后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中,凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时,焊根部母材熔合和焊道层间熔合.     

双丝窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响

通过工艺试验,研究了双丝共熔池窄间隙焊焊丝与侧壁间距、双丝前后间距和双丝倾角3个工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,焊丝与侧壁间距减小,侧壁熔深和表面下凹增加;沿焊接方向双丝倾角为零时,侧壁熔深和表面下凹达到最大值;而在电弧和熔池热量的共同作用下,双丝前后间距增大,侧壁熔深和表面下凹先增大,后减小,在5～10 mm内达到最大值.在不形成指状熔深时,这3个参数对焊缝熔深影响不大.采用I形坡口会出现底部未熔合,调节这3个参数不能消除未熔合现象.     

摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真

为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真. 针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型. 并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型. 结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据.     

超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊缝成形分析

将超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接用于1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,通过改变焊接速度、电弧电压、焊接电流对焊缝成形进行了研究.结果表明,在热输入为1.75 kJ/mm和深宽比为1.34的条件下,也不易形成"梨形"焊道裂纹,并且单道焊接时熔化焊丝在超窄间隙内的填充高度可达11.5 mm.在其它焊接参数确定的情况下,随着电弧电压的增加,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢超窄间隙焊缝依次呈"凸焊缝"、"凹焊缝"及"电弧攀升"的成形规律.适合于超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的电弧电压与焊接电流匹配范围分别约为26~32 V和200~320 A.     

窄间隙焊接摆动电弧传感试验系统的开发

为了提高窄间隙焊接摆动电弧传感的精度和可靠性,研究电弧到窄间隙坡口侧壁的距离对电弧传感特征参数的影响规律,基于TMS320F2812和Labview软件,开发了一种能同步采集电弧图像、焊接电压、焊接电流和焊枪摆动位置四路信号的电弧传感试验系统.介绍了试验系统的主体结构设计和同步采集系统设计.采用P-GMAW的焊接方式对...     

基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.