新型螺旋喷出保护气体的焊枪喷嘴设计

设计一种新型螺旋喷出保护气体的焊枪喷嘴,在普通的圆柱形气体保护焊枪喷嘴朱端喷嘴内侧加工形成一定数量的固定涡扇叶片,在一些对于防止空气卷入要求较为严格的焊接应用场合,焊枪喷嘴末端采用双层结构,焊接过程中这样的喷嘴结构将保护气体流螺旋喷出,形成螺旋搅拌力作用到熔池上,以达到搅拌焊接熔池、细化晶粒、提高焊缝性能的目的。在试验室制作了一个TIG焊接用的螺旋焊枪喷嘴,并通过B409L冷轧不锈钢板进行TIG焊接试验验证,具有细化晶粒效果。     

钛合金快频脉冲柔性波形调制TIG焊接工艺

基于自主研制的Si C MOSFET快频脉冲焊接电源系统,提出一种钛合金"快频脉冲柔性波形调制"TIG焊接技术。快频脉冲焊接电源采用Si C MOSFET作为逆变功率器件,大幅提高电源的逆变频率和动态响应特性,加强高频段电弧控制效果,实现了20k Hz规整快频脉冲柔性电流波形的稳定输出。将快频脉冲柔性波形调制TIG焊技术应用于钛合金TC4焊接过程,研究结果表明:与传统脉冲TIG焊对比,快频脉冲柔性波形TIG电弧收缩效果明显,电弧径向尺寸显著减小;快频脉冲柔性波形调制TIG焊技术具有显著的细化焊缝晶粒和减少热影响区粗化的效果,钛合金焊缝晶粒尺寸减小了约71%。     

焊接机器人在铝制板翅式散热器主焊缝焊接中的运用

介绍了焊接机器人在铝制板翅式散热器主焊缝焊接中的运用,通过优化焊接机器人焊接工艺,采用单层焊接替代手工TIG双层焊接,其单层焊熔深可达到4.0 mm~4.5 mm,单层焊时焊枪的焊速可达到350 mm/min~500mm/min,其焊缝爆破与压力交变强度满足铝制板翅式散热器主焊缝强度要求,焊缝外观成型良好,效率高,质量稳定可靠,同时也降低了工人的劳动强度。     

TIG-MIG复合焊电弧间相互作用对焊接过程的影响

根据毕奥-萨伐尔定律,对惰性气体钨极保护-熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas-metal inert gas,TIG-MIG)复合焊TIG-MIG电弧间相互作用模型进行改进;结合不同倾斜电弧下电流密度分布的自适应模型,建立TIG-MIG复合焊的电弧力-热模型。对不同焊接电流下TIG-MIG复合焊电弧倾角展开计算,分析复合焊电弧间相互作用力对工件上热流密度分布和焊缝成形的影响,发现两电弧之间存在的排斥力能够增加TIG电弧的垂直度,从而提高TIG电弧热流密度,同时MIG电弧是影响TIG-MIG复合焊焊缝成形的主要因素。研究复合焊焊枪间距和两焊枪的前后位置对焊接过程的影响,发现TIG焊枪在前、MIG焊枪在后的方式更有利于焊接过程稳定。计算结果与试验结果的对比表明,所建立的模型能够较好地描述TIG-MIG复合焊接物理过程,这对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义和实际应用价值。     

车间环境下Q235碳钢MIG焊工艺研究

Q235碳钢因其良好的焊接性能广泛应用于工业生产领域,其常用的MIG焊的焊接工艺参数在车间环境下受到焊接粉尘、油污等因素影响,焊接质量稳定性无法把控,本文在车间环境下对Q235碳钢MIG焊的焊接工艺进行研究,研究焊接电流的变化导致焊接线能量的变化对焊缝质量的影响,结合超声波无损检测、微观金相实验进行焊缝质量分析,最终确定最佳焊接工艺参数。研究发现：当焊接电流为86 A时,电弧相对不稳定,飞溅较多,成型质量差;随着电流增大到126 A时,电弧稳定,飞溅极少,成型质量良好;继续增大电流时,发现飞溅少,但焊缝成型质量差;结果表明,最佳焊接工艺参数为电流126 A、电压19 V、速度50 cm/min、气体流量1.7 L/min。     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

薄壁不锈钢管列置双TIG电弧高速焊接工艺

单钨极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas,TIG)是目前工业用薄壁不锈钢管主要生产工艺,但其存在生产效率低的问题。针对高速TIG焊出现的驼峰焊道、咬边等焊缝表面成形缺陷产生的原因,提出列置双TIG电弧高效节能焊接新工艺。试验结果表明,采用双TIG电弧高效焊接新工艺,48 mm×1.2 mm和42 mm×1.5 mm两种规格的409L铁素体不锈钢管在获得良好焊缝成形的条件下焊接速度分别可达5.1 m/min和3.2 m/min;与单TIG焊接生产工艺相比,生产效率分别提高了240%和140%,能耗也分别降低44%和29%。两种规格铁素体不锈钢管膨胀率分别达到14.1%和33.7%,高于单TIG电弧焊的11.2%和21.4%,满足生产要求。分析表明,辅助TIG电弧加热主TIG电弧熔池后部堆积的液态金属,从热和力两方面延长熔池存在时间、促使液态金属回流填平主TIG电弧产生的熔池凹陷,从而有效抑制驼峰焊道和咬边的产生,在高速焊接条件下获得良好的焊缝成形,实现薄壁不锈钢管优质高效节能的焊接生产。     

LY12硬铝合金TIG与A—TIG焊接接头组织和熔深的研究

针对Al-Cu—Mg系共晶型高强度LY12硬铝合金,进行了TIG与A—TIG焊接接头组织特征和熔深变化规律的研究。结果表明,在相同焊接规范下,TIG与A—TIG焊接接头焊缝区金相组织均为树枝状晶,热影响区金相组织均为等轴晶,差别在于A—TIG焊接接头组织晶粒较粗大。高倍显微镜下的金相组织显示,A—TIG焊缝区和热影响区中强化相数量比TIG焊多,且比TIG焊粗大。另外由于活性剂的加入,电弧产生收缩,热量集中,使得A—TIG焊熔深比TIG焊大。     

水下湿法FCAW电弧稳定性的研究

水下焊接技术是海洋油气设施建造及核电站维修的关键技术之一。水下湿法电弧稳定性是水下湿法焊接的关键问题，提高水下焊接电弧稳定性对促进水下焊接技术具有重要意义。搭建了用高压舱模拟水下环境进行FCAW水下湿法焊接的试验平台，以焊接电流、电压和水深三个焊接工艺参数为自变量，设计了三因素五水平的响应曲面( RSM)试验方案，建立了电弧稳定性与焊接参数之间的响应曲面模型。对单一焊接参数以及参数间的交互作用对电弧稳定性的影响、水下湿法焊接电压电流的匹配规律和焊接工艺范围进行了研究。     

焊接用保护气体的最新进展和应用技术

在任何电弧焊过程中如果不加保护，大气中的氧气和其他气体会侵入电弧和熔池，与熔化的金属反应产生缺陷，影响焊接效果。焊接保护气的主要功能是保护熔化金属免受大气的污染。除了它的保护功能，每种焊接保护气都有其独特的性能，对焊接速度、焊缝熔深、焊缝成形、焊接烟尘、电弧稳定性及焊缝力学性能等产生相应的影响。     

气幕式旋转电弧传感器结构设计

针对水下焊接焊缝质量差等问题,设计了一种用于水下局部干法焊接的气幕式旋转电弧传感器来改善水下焊接质量。传感器采用空心电机驱动,通过偏心机构可进行圆锥摆动;传感器的排水罩采用了收缩喷管的结构,有利于在喷嘴附近获得高速均匀的气流;加工出了气幕式旋转电弧传感器实物,经过上电测试表明运转情况良好且能有效采集到信号。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光 脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响.研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深.对于不同焊接电流,光丝间距在0～3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值.试验结果分析表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度:MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率.     

激光-TIG复合填丝焊接工艺对6061铝合金焊缝组织与硬度的影响

采用激光-TIG复合热源填丝焊接5 mm厚T651态6061铝合金,研究电弧电流对复合填丝焊接焊缝成形的影响,分析了优化工艺参数下的焊缝显微组织及显微硬度特征,并与单独TIG填丝焊接进行综合对比。结果表明：采用激光-TIG复合热源填丝焊接T651态6061铝合金,能够有效改善焊缝成形,当TIG电弧电流为140 A时焊接过程稳定,焊缝成形效果良好;复合填丝焊接焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,熔合区组织由大量枝状晶组成;复合填丝焊接显微硬度高于单独TIG填丝焊接,焊缝区均存在软化现象,在选择的测试点范围内,复合填丝焊接焊缝中心区域的平均硬度为66.91 HV,约为母材硬度的62.0%,比单独TIG填丝焊接提高约13.1%。     

铝镁合金熔化极脉冲MIG焊接技术

随着石油化工技术的不断提高,适应强腐蚀、高温、高压的新材料不断涌现。目前,我公司在煤制气、PTA等工程中的铝镁合金材料焊接主要采用的还是交流钨极氩弧焊（TIG）焊接。TIG焊由于采用交流电源,电弧热量低,焊接效率低;钨极烧损大,限制了所使用的焊接电流;熔深较浅,焊缝容易出现缺陷;焊工劳动强度大,已不适应高效、高质量的焊接施工要求。因此,只有开发使用一些焊接新设备、新工艺,才能提高焊接效率和焊接质量。     

某发射集装箱5A06铝合金TIG焊接工艺研究

采用TIG焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、X射线检测和显微组织分析,分析焊缝区、母材的显微组织和接头性能。结果表明,采用焊接工艺参数(直径3 mm焊丝AlMg6、电流200～240A、气流量24～30 L/min)焊接的整批产品,经过X射线探伤,焊缝内部无裂纹、夹渣,无气孔缺陷。焊缝外观、内部质量均满足产品的使用要求。     

AL6061铝合金厚板电子束焊接性能分析

为了研究中厚板铝合金的真空电子束焊接性能,采用THDW-6真空电子束焊机对AL6061-T6铝合金中厚板进行焊接,研究了加速电压、工作距离和焊接速度对焊缝深宽比和金相组织的影响。分析了焊接参数为:工作距离110mm、工作电压70kV、电子束流40mA、聚焦电流638mA、焊接速度540mm/min的力学性能和显微组织结构,焊缝的抗拉强度约为母材的87%,焊缝的显微组织晶界明显,晶粒呈立方化,焊接的铝合金箱体的漏率优于10-9Pa·m3/s。试验结果表明,焊接接头的力学性能高,宏观形貌和金相组织良好。     

低电流TIG电弧辅助MIG高速焊咬边缺陷抑制机理及措施的研究

基于温度场、流场、熔滴过渡以及电弧形态检测,开展低电流钨极氩弧焊(Tungsten inert gas welding,TIG)辅助熔化极惰性气体保护(Metal inert gas welding,MIG)高速焊工艺试验。从传热、传质以及受力等角度分析低电流TIG辅助电弧对高速MIG咬边缺陷的抑制机理,并分析各工艺参数对最终焊缝成形的影响。相比常规MIG高速焊,低电流TIG辅助电弧能有效降低MIG高速焊前部熔池边缘的温度梯度,延长熔池存在时间,促进液态金属向焊缝边缘填充。电弧力和熔滴冲击力是影响高速焊咬边缺陷的主要作用力,低电流TIG辅助电弧对MIG熔滴冲击力改变较小,但两电弧耦合后,电弧静、动压力明显降低,可有效地抑制MIG高速焊中咬边缺陷的产生。此外,正交工艺试验显示,丝-极间距和焊枪倾角是影响复合焊工艺的重要参数,而钨极距工件距离和TIG焊接电流则对咬边缺陷的影响较小,通过对丝-极间距和焊枪倾角的调节能快速实现该复合焊工艺参数的优化,抑制咬边缺陷。     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

不锈钢AA-TIG焊接法

针对不锈钢,提出一种新型活性TIG焊方法——电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊。采用CO2+Ar作为小电流钨极电弧的保护气体进行单弧AA-TIG焊,分别研究小电流钨极电弧和正常TIG焊工艺参数对焊缝熔深的影响,并针对试验范围内的最佳焊接规范研究不锈钢AA-TIG焊的焊缝成形、焊缝显微组织、化学成分和焊缝性能。采用AA-TIG焊可以单道焊透10mm厚的不锈钢板材,单面焊双面成形。与传统TIG焊相比,焊缝组织和化学成分几乎没有变化,焊缝的耐Cu/CuSO4腐蚀性能和低温冲击韧度都满足相关标准要求。     

高速旋转电弧传感器的数学模型

以气保护焊接系统的数学模型和HALMOY焊丝熔化模型为基础,对高速旋转电弧传感器进行数学建模。利用该数学模型模拟焊接电流、弧长和焊丝伸出长度随时间的变化规律。实际焊接试验显示,模拟焊接电流与实际焊接电流波形高度吻合,说明建立的数学模型是准确的。结果表明,高速旋转电弧焊接时,弧长的变化较焊丝伸出长度的变化更为显著。利用每个电弧旋转周期内左半周与右半周平均电流值的差,可以判断焊枪的偏差量及其方向,同时还可根据平均电流值的大小来检测角接终止点。所建立的模型对于高速旋转电弧传感系统的设计具有指导意义。