ZrO2活性剂对309不锈钢钨极氩弧焊电弧特性及焊缝性能的影响

以ZrO_2为活性剂(质量分数分别为0,0.25%,0.50%,1.00%)对309不锈钢进行钨极氩弧焊,研究了ZrO_2对焊接电弧特性、熔深以及焊缝组织和性能的影响。结果表明:添加ZrO_2焊接时电弧产生脉冲特性,电弧电压随ZrO_2质量分数的增加先减小后增大,焊后熔深均比未添加ZrO_2焊接时的大2倍以上;添加质量分数0.50%ZrO_2焊接后焊缝组织由奥氏体和少量%铁素体组成,部分区域奥氏体晶粒呈等轴状;少量ZrO_2的添加降低了焊缝区的硬度和弯曲屈服强度;随ZrO_2质量分数的增加,焊缝区的硬度降低,弯曲屈服强度先减小后增大,热导率减小,比热容增大。     

表面活性剂对TIG焊电弧现象及焊接熔深的影响

在变动焊接电流下检测电弧电压,考察A-TIG焊电弧收缩及活性剂的影响。采取适当的试验方法研究A-TIG焊活性剂对电弧现象及活性剂涂敷量对焊接熔深增加的作用。结果表明,A-TIG焊电弧是否产生收缩与所使用的活性剂有关,即使在电弧未产生收缩情况下,表面活性剂仍然对焊接熔深的增加有较大的作用。     

立向高速GMAW驼峰焊缝的试验研究

驼峰焊缝的产生严重制约了高速熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)在立向焊接上的应用,目前对该技术难点研究甚少,尚无简单有效的抑制措施提出。因此,通过梳理水平高速GMAW驼峰焊缝的形成机理,以此为基础,运用自主研发的爬壁机器人焊接试验平台对立向高速GMAW驼峰焊缝进行试验研究。研究发现:立向上焊时,高速GMAW会产生驼峰焊缝缺陷,熔池中由电弧压力、熔滴冲击力和重力作用下产生的动量很大的后向液体流是形成驼峰焊缝的主要原因。此外,焊接电流和焊接速度显著影响驼峰焊缝的形貌。立向下焊时,因焊接方向和焊枪倾斜位置发生改变,使熔池中由电弧压力和熔滴冲击力作用下产生的后向液体流流向与自身重力方向相反,可有效抑制驼峰焊缝的形成。通过利用金属液体流自身重力来抑制立向高速GMAW焊接过程中驼峰焊缝的形成,大大提高了焊接速度和焊接电流,具有较高应用价值。     

单电源三丝MIG焊的交替燃弧特性

三丝焊作为一种高效的焊接方法受到重视,而电弧形态及燃弧特性是反映焊接过程稳定性,决定焊缝成形及质量的重要因素。试验中搭建三丝熔化极惰性气体保护(Metal inert-gas,MIG)焊系统,利用Mult Daq电信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态及熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察不同电弧电压下的焊丝燃弧情况及熔滴过渡方式,研究短路过渡和大滴过渡形式下的交替燃弧机理,以及电弧电压对单电源三丝MIG焊交替燃弧过程的影响。结果表明,当焊接电源供给能量较小时,并联的三根焊丝上的电流分配呈现"此消彼长"的规律而导致电弧在焊丝间交替燃烧,且焊丝在电弧空间中的位置决定了焊丝上的电流分配。随着电弧电压的增加,交替燃弧频率减小。当电弧电压达到34 V时,三根焊丝同时燃弧,无交替燃弧现象,交替燃弧频率变为0 Hz。     

CO_2气体保护焊技术问答

6.CO_2焊接时,怎样正确地选择焊接电流值?答:焊接电流是 CO_2焊接规范中最重要的规范参数。焊接电流值选择得是否正确,直接影响到焊接电弧的稳定性、飞溅大小、焊缝成型的好坏、焊接接头的质量和焊接生产率。要正确地选择焊接电流值.应根据焊件厚度、接头形状以及焊丝直径来选择。首先,要根据焊件的厚度和接头型式来选择,因为焊接电流值的大小对焊缝的形状和尺寸有较大的影响,当焊接电流增大时,熔深相应增加,而熔宽略有增加,所以,在选择焊接电流值时,既要保     

高氮钢激光-电弧复合焊焊缝成形多元非线性回归模型

基于响应面法设计方法,进行Nd:YAG激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas welding,MAG)复合焊高氮钢的平板堆焊试验,获得焊缝熔深、熔宽、余高数据,采用逐步回归法筛选出对焊缝形貌影响显著的因子,建立多元非线性数学回归模型,通过方差分析和回归分析得出该回归模型的R2分别如下:熔深H为0.932,熔宽W为0.915,余高A为0.910,PF值均小于0.001。模型分析结果表明激光功率、焊接电流、电弧电压和热源间距四个因素的主效应和交互作用对焊缝形貌有着很大的影响,其中对熔深影响最大的主效应是激光功率,交互效应是激光功率与电弧电压;对熔宽影响最大的主效应是焊接电流和电弧电压,交互效应是焊接电流与热源间距、电弧电压与热源间距和激光功率与电弧电压;对余高影响最大的主效应是焊接电流,交互效应是电弧电压与热源间距。试验验证结果表明模拟结果和试验结果相吻合。     

活性激光电弧复合焊接法研究

为了进一步提高激光电弧复合焊接的熔深,提出活性激光电弧复合焊接法。在氧气的保护下,用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理,使表面熔化生成一层氧化层,然后用激光电弧复合焊接覆盖氧化层,达到增加熔深的目的。结果表明,激光预熔后进行激光电弧复合焊接,电弧明显收缩,熔深增加1.5倍左右,表面成形良好。激光预熔后,焊缝含氧量增加,熔池表面张力温度系数由负变正,使得复合焊接熔深增加。研究工艺参数对焊缝熔深和熔宽的影响,随着激光预熔功率的增加,熔深增加熔宽减小;随着电流的增加,熔深熔宽都增加,但激光预熔后的焊道增加更快。随着复合焊接速度的增加,熔深和熔宽都减小。随着复合焊接中激光功率的增加,熔深增加,对熔宽的影响较小。利用活性激光电弧复合焊接法,可以得到较为细小的焊缝组织,提高焊接接头的抗拉强度,能达到母材抗拉强度的95%,且面弯和背弯180°后未出现裂纹,表明接头具有良好的韧性。     

YAG激光与GTAW复合焊接铝合金

研究了YAG激光、GTAW电弧复合焊接铝合金时各种规范参数对焊缝成型的影响规律 ,探讨激光与电弧的复合作用机理。结果表明 ,采用YAG激光 +GTAW复合工艺焊接铝合金具有焊缝成型美观、热影响区小等优点 ,与GTAW焊接相比 ,焊速显著提高 ,可以显著增加熔深 ,达到采用小功率激光焊机实现铝合金的焊接目的 ,Laser、GTAW是铝合金焊接理想的工艺方法。     

活性剂增加铝合金交流FZ-TIG焊熔深机理

针对铝合金材料提出一种新型活性TIG焊,即分区活性TIG(FZ-TIG)焊,可同时保证焊缝熔深显著增加和焊缝成形良好.利用氦气保护钨极电弧焊观察电弧行为变化,通过分析电弧电压随弧长的变化规律研究活性剂影响电弧的方式,采用焊缝偏移试验分析活性剂对导电通道电阻的影响,进行焊缝表面焊渣X射线衍射分析和热力学计算,分析活性剂与表面氧化膜或熔池金属之间可能的化学反应.通过以上试验研究铝合金交流FZ-TIG焊中活性剂增加熔深的机理,得出活性剂强烈收缩电弧弧根和弧柱是SiO2+FZ108活性剂增加铝合金交流FZ-TIG焊熔深的主要机理.     

面能量对激光—电弧复合焊接焊缝及熔滴过渡的影响

引入面能量的定义,从激光功率、电弧参数和焊接速度等方面来研究面能量的变化对焊缝熔深、熔宽、焊缝成形系数和熔滴过渡的影响,试图建立激光能量与电弧能量之间的最佳配比关系以及面能量与熔深的定量关系。采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化,并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像;利用激光共聚焦显微镜观察焊缝形貌,并测量焊缝熔宽、熔深等数据。试验研究发现:激光与电弧两热源之间存在最优匹配范围;电弧电压与焊接电流之间存在U(15 1)0.05I的关系式;焊接速度的降低与焊缝熔深的增加并非线性关系,可选择的焊接速度是一个区间,该区间内存在一个最佳的焊接速度,并对应一个最佳的面能量。因此,在具体的激光—电弧复合焊接中,需要根据板厚、接头形式等确定激光与电弧的能量参数,选择合适的面能量。     

脉冲DE-GMAW过程熔滴受力分析及电流波形设计研究

针对为了实现铝-钢高效高质量的连接,提出一种高效低热输入的脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊(Double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW)方法。为了使其焊接过程熔滴平稳过渡,分析旁路电弧对熔滴过渡时电流密度的影响,确定脉冲DE-GMAW熔滴过渡时电磁力的作用机制,在主路为脉冲电流情况下,分别设计旁路波形与主路组合形式即为恒定电流、交替脉冲电流和同步脉冲电流三种形式的研究,并使用高速摄像拍摄熔滴过渡图像,进行对比分析试验验证。结果表明,焊接电流波形及组合形式不同会导致作用于焊接熔滴的受力发生改变,从而使得焊接过程的稳定性与焊接质量也发生变化,对比分析得出采用同步脉冲电流时的脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊焊接过程稳定、熔滴过渡均匀一致且焊缝成形平整美观。     

激光+双丝脉冲MAG复合焊的焊接稳定性

研究激光和Ar+He混合气体中He气体体积分数对激光+双丝脉冲MAG复合焊焊接稳定性的影响。搭建激光+双丝脉冲熔化极活性气体保护(Metal active-gas, MAG)复合焊焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察后丝短路和前丝断弧情况并对前丝电弧电压进行单因素方差分析,研究Ar+He混合气体中He气体体积分数对焊接稳定性影响;比较焊接过程中激光的有无对熔滴过渡的影响,分析激光对焊接稳定性影响。结果发现随着He气体体积分数增大,后丝对应短路次数增多,当He气体体积分数为50%时,前丝出现断弧现象,大于50%,断弧时间随之增加,焊接稳定性变差;激光+双丝脉冲MAG复合焊和双丝脉冲MAG复合焊相比,加入激光可稳定电弧,为熔滴提供一附加力,该力促进熔滴过渡,使熔滴过渡尺寸减小,加大过渡频率,改善熔滴过渡,提高焊接稳定性。     

活性剂焊接技术的研究

活性剂焊接是近十年来发展起来的增大焊接熔深，改善焊缝成形和焊接质量，提高焊接生产效率的新技术。早期主要集中在A—TIG焊，已在碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金的焊接中有了成功的应用，对于铝镁合金的活性剂焊接技术也在研究中。目前研究认为活性剂提高熔深的机理一是活性剂可影响电弧特性，提高电弧的能量密度和作用于熔池的电弧力，二是活性剂影响了熔池的表面张力而提高了焊接熔深，或是2种原因兼而有之。随着A—TIG焊应用的成熟，活性剂焊接拓展到MIG焊、等离子弧焊和激光焊中的应用成为活性剂焊接发展的一个方向，在提高熔深，改善焊缝成形方面有了初步的效果。     

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.     

超声振动电弧复合焊接特性研究

介绍一种超声振动-电弧复合焊接方法。焊接时对电弧直接施加超声振动,通过电弧将超声波压力传递到熔池中。试验表明,焊接电弧压力在施加超声振动后有明显提高,并且使电弧压力分布发生有益改变。用超声振动电弧复合焊方法对304奥氏体不锈钢进行堆焊实验,结果显示该方法能够改变焊缝熔化形式,增加熔深。     

脉冲MIG焊建模仿真分析及弧长控制

针对脉冲MIG焊过程中的电弧稳定性问题,建立基于尖端不稳定熔滴过渡理论的焊丝熔化动态电弧模型,并对焊接过程中的电弧电压、电弧长度及熔滴过渡尺寸进行仿真,得到与实际焊接相似的电弧电压波形,分析脉冲电流下熔滴过渡频率及影响电弧稳定性的因素,且进行弧长稳定控制的仿真研究,在此基础上运用快速原型技术建立铝合金脉冲MIG焊控制系统,采用电弧电压反馈对铝合金脉冲MIG焊过程进行送丝调节的弧长控制试验。研究表明:所建立的铝合金脉冲MIG焊焊丝熔化动态电弧模型很好反映了实际焊接过程,揭示出脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡时间间隔具有一定的不确定性和电弧长度的不稳定性,通过电弧电压反馈控制可显著改善铝合金脉冲MIG焊过程电弧系统的稳定性。     

激光功率对CO2激光-MAG电弧复合焊电弧与熔滴行为的影响

采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化,并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像,利用电弧分析仪记录电弧信号,通过试验深入研究激光功率对CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas,MAG)电弧复合焊接的电弧形态、焊接稳定性、熔滴过渡频率的影响。研究表明,焊接电流的增加减小了实际热源间距,并且实际热源间距在2 mm附近效果最佳;带电粒子在主辅导电通道内的运动产生扰动或漂移、焊接模式的跳变和过渡模式的改变是电流、电压波形出现紊乱和尖角波形的主要原因;激光的加入降低了熔滴过渡频率和过渡稳定性;焊接电流为160A、180 A时,激光-电弧复合焊接的熔滴过渡频率均随着激光功率的增加而先减小后增大,但其过渡频率介于160 A和180 A电弧焊接时熔滴过渡频率之间。     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

活性电子束焊接法研究

研究了表面活性剂在电子束焊中的行为,结果发现使用活性剂可以使电子束焊的熔深增加。在研究单一活性剂对焊接熔深影响规律的基础上,研制了由SiO、TiO2和Cr2O3等组成的不锈钢电子束焊活性剂,可使散焦电子束焊接熔深增加2倍多,焊缝表面成形良好。使用活性剂后,聚焦电流和束流对电子束焊熔深增加有较大影响。分析电子束焊熔深增加的原因认为:一方面,活性剂改变了熔池金属的表面张力梯度,使熔池金属的流动方向发生了改变,因此电子束焊熔深增加,焊缝变窄;另一方面,涂层物质的熔点较高,它的存在减小了电子束熔化母材的区域。在以上试验和分析的基础上提出了活性电子束焊的概念。     

粗丝二氧化碳气体保护焊中解决飞溅、气孔、成型等问题的体会

在粗丝二氧化碳气体保护焊中,存在着几个影响焊接质量的关键问题,即焊接飞溅、焊缝气孔和表面成型等。下面侧重从工艺方面谈谈我们对这几个问题的初步体会:焊接飞溅影响焊接时飞溅的主要因素有:焊接电流、焊接电压、焊丝伸出长度和影响电弧稳定性的因素等。1.焊接电流的影响:焊接电流对飞溅的影响是很大的。电流增长到某一临界值时,电弧从短路过渡转变为半射流过渡,焊接飞溅显著减少。根据