VPPA焊接的焊缝成形稳定性控制的研究现状

变极性等离子孤焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数,如电流频率、正负半波电流幅值及时间比,以满足铝合金焊接时的阴极清理和实现小孔焊接的要求.因此,在航空航天铝合金结构的焊接中获得了广泛的应用.主要介绍了该焊接方法在焊缝成形稳定性控制方面的研究现状,主要分为预置参数开环控制方式、实时检测闭环控制方式和多参数信息融合反馈控...     

LD10铝合金变极性TIG焊试验

对变极性电源在LD10铝合金TIG焊中工艺特点进行了研究，探讨了影响气孔、阴极清理作用、钨极端头烧损的各种因素及其作用规律。研究表明变极性电源由于可调规范参数多、变化范围大、通过控制电源的输出电流波形，增大钨极为正半波的电流幅值，减少其时间，可满足阴极清理的基本要求，减少钨极烧损和气孔，灵活地控制焊缝成形，从而获得良好的焊接结果。     

铝合金TIG焊变极性参数对阴极清理及钨极烧损的影响

采用变极性钨极惰性气体保护焊(VP-TIG)方法焊接铝合金时,需要在保证阴极清理区宽度的同时减小钨极烧损程度。通过调节电极接正半波时间、电极接正半波电流和变极性频率,来考察铝合金VP-TIG焊接过程中变极性参数对阴极清理区宽度和钨极烧损情况的影响。试验结果发现,电极接正半波电流时间和电极接正半波电流的增大都会使阴极清理区的宽度和钨极烧损程度增大,但变极性频率对两者影响很小。进一步研究可以发现,阴极清理是一个热和力共同作用的结果,而钨极烧损是一个热量积累的作用结果。     

镁合金中厚板变极性等离子弧焊工艺

以5mm厚变形镁合金AZ31B板材为主要研究对象，研究变极性等离子弧焊接镁合金的工艺特点，得到了合理的焊接参数变化区间，并在此基础上分析焊接工艺参数变化对焊缝成形及接头性能的影响。试验结果表明，镁合金变极性等离子弧焊的焊接参数变化区间比较窄，受参数变化的影响较大。改变极性时宽比和阴极清理时间，不仅使工件的清理作用发生变化，而且对接头的抗拉强度产生一定的影响。通过合理选择焊接参数，可以获得理想的焊接结果，接头强度达到母材的90％以上。     

中国机械工程学会焊接学会第四届学术会议论文文摘选登(五)

铝合金等离子弧焊接的研究——反极性等离子弧小孔焊本文用反极性等离子弧对中厚度铝合金板单面焊反面自由成形进行了研究。设计了水冷铜电极等离子弧焊枪,研究了中等厚度铝合金板反极性(电极为正极)等离子弧小孔焊的特点、成形规范和各种工艺因素的影响。采用水冷铜电极的反接等离子弧小孔焊电弧稳定,能有效破除铝氧化膜,在焊缝边缘有很宽的阴极清理区,背面焊道也能良好成形。但为了得到不起皱的光滑背面焊道和防止气孔,需加背面保护。焊缝横断面形状与正极性等离子弧焊接不同,不是指状(或酒杯状),而是上下宽度较接近的腰鼓形。研究了铝合金反极性等离子弧小孔焊的主要焊接参数:电流、离子气流量、焊接速度间的相互关系,找出了小孔焊     

发展中的变极性焊接电源技术

变极性电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接电源，其焊接电流频率和正负半波电流幅值，时间比可以分别独立调节，输出电源过零极快，因此电弧稳定性得到大大改善。在保证阴极清理作用的前提下，可以最大限度地减少钨极的烧损。目前主要应用于TIG焊和PAW焊中，和焊接铝及铝合金。随着电弧信息测控技术的不断进步，将加深对变极性焊接过程的认识，促进变极性焊接电源的发展和应用。     

基于小孔特征图像处理的变极性等离子弧焊接工艺研究

铝合金变极性等离子弧焊是一种新型高效的焊接方法。针对等离子弧对焊接工艺参数的变化比较敏感的问题,建立了视觉传感系统用于实时采集和处理小孔图像,通过大量的焊接工艺试验探讨了等离子弧焊工艺参数对小孔特征及焊缝成型的影响。结果表明,采用合理的焊接参数并结合背面小孔视觉特征,可以实现铝合金的穿孔型变极性等离子焊接,并能够稳定地控制焊接过程。     

铝合金变极性等离子焊接电弧产热机理

从铝合金变极性等离子焊接电弧物理特性出发,研究了铝合金变极性等离子焊接电弧产热机理,分析了焊接参数对电弧热的影响规律。通过理论分析和试验研究,发现铝合金变极性等离子弧焊接时不对称电极特性对正、反极性期间电弧的产热具有很大的影响。反极性期间由于铝合金作为阴极,阴极压降大电弧产热量也增大。在变极性等离子弧焊接时正、反极性期间的焊接电流和持续时间等参数不同也是造成正、反极性等离子电弧产热不同的重要原因。     

铝合金变极性穿孔型等离子弧焊工艺的热源模型

选用包含面高斯热源和圆柱体热源模型的组合热源模型去模拟变极性穿孔型等离子弧焊工艺的温度场．通过大量的工艺试验,分析主要工艺参数对铝合金变极性穿孔型等离子弧焊成形的影响．借助有限元分析手段,在热源模型和实际工艺参数之间建立了联系,并通过线性回归分析的方法将这种联系用数学方式表达出来．结果表明,变极性穿孔型等离子弧焊除了电流和行走速度外,离子气流量、钨极内缩量和喷嘴末端到工件表面的距离都是十分重要的工艺参数,对焊缝形貌特征影响很大．     

AZ31B镁合金厚板变极性等离子加丝焊接及工艺研究

采用变极性等离子焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接,通过观察AZ31B镁合金变极性等簿子焊接现象,探讨了变极性等离子工艺参数(焊接电流、等离子气流量、焊接速度、送丝速度等)对焊缝成形的影响.试验表明,AZ31B镁合金变极性等离子焊接时将产生烟雾,焊缝正反两面都需要氩气保护,镁合金变极性等离子焊接的工艺范围较宽,通过选择适当的工艺参数可以获得理想的焊缝成形.     

铝合金变极性等离子弧穿孔焊过程控制

分析了铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺特点,提出了通过对焊接参数的精确控制,实现变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺的方法,并将焊接电流、离子气流量和焊接速度确定为变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程的被调节参数.保持穿孔熔池上"热"和"力"的动态平衡是调节焊接参数的根本依据,是实现变断面试件自动焊接的关键所在.采用单片机为核心的控制器对焊接参数进行实时调节,动态保持穿孔熔池上热和力平衡,实现了变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺.     

Cathodic cleaning in variable polarity plasma arc welding of aluminum alloys

Variable polarity plasma arc welding (VPPAW) is one of the most excellent processes used for welding aluminum alloys recently. It combines the advantages of variable polarity welding and plasma are welding, and can achieve the most rational heat distribution and cathodic cleaning. With the VPPAW equipment developed by authors, the cathodic cleaning regularity that is one of the most important problems in VPPAW is investigated in this paper. The results will be helpful in realizing the real cleaning mechanism.     

Novel soft variable polarity plasma arc and its influence on keyhole in horizontal welding of aluminium alloys

A novel soft variable polarity plasma arc has been proposed to solve the problems in horizontal welding of aluminium alloys (in 2G position). It is defined as an arc with reduced arc pressure while retaining the ability to maintain a stable keyhole. In this paper, its characteristics were studied and its influence on the stability of keyhole was investigated. The results indicate that it has been changed in the energy and pressure distribution compared with ordinary variable polarity plasma arc. It is beneficial for the stability of keyhole especially for the stability of keyhole shrinking process. The keyhole can be established easily. It can also improve the wetting and spreading of molten metal in weld pool. The reason for a stable keyhole is that the soft variable polarity plasma can provide a suitable heat input and a suitable arc pressure.     

超快变换高频变极性方波TIG电弧行为

基于一种新型电路变换拓扑实现频率达超音频段且具有超快速电流上升沿和下降沿变化速率的高频变极性方波电流输出,将其用于铝合金TIG焊接过程,研究分析高频变极性TIG电弧行为.结果表明,变极性电流频率和变化速率具有对电弧形态、稳定性及电弧力的控制能力,提高电流极性变换频率,电弧清除氧化膜的能力增强,电弧表现出明显的收缩效应,电弧电压和电弧等效电阻增大,但电弧偏吹作用加剧.在一定频率范围内,增加变极性电流频率,减小负极性电流幅值及其持续时间,可增大焊缝熔透率,有利于提高焊接效率和质量.     

等离子弧焊中电弧反翘现象的数值模拟

根据流体的质量、动量、能量守恒方程,建立了穿孔等离子弧焊接过程中的等离子电弧三维数学模型,用磁矢量法求解磁场问题.模型包括了一部分喷嘴和钨阴极,小孔也被包含进模型中.利用ANSYS有限元分析软件求解模型,得到等离子电弧的温度分布,以研究等离子弧焊中电弧反翘现象.结果表明,等离子电弧反翘随小孔尺寸的增大而减弱,电弧尾焰随小孔尺寸的增大而增强;而适当的增加焊接速度以使小孔轴线与电弧轴线之间形成一定的偏差是形成等离子电弧反翘现象的必要条件;焊接电流主要是通过改变小孔尺寸而对电弧反翘产生影响.     

铝合金变极性等离子弧焊接工艺中的双弧现象

在铝合金变极性穿孔型等离子弧焊接工艺中，维弧电源对变极性电弧的稳定和工件受力状态有显著影响。在反极性时间内，部分主电流会通过维弧电源在喷嘴和工件之间形成自由电弧，产生双弧现象，增大喷嘴的烧损，同时，双弧的产生减小了反极性期间的等离子电弧力，使得电弧的穿透能力减小。     

接触式引弧方式在变极性TIG焊中的应用

在已搭建的双逆变变极性TIG焊接电源系统平台上,为保证电源的正常使用,设计了一种适用于变极性电源的TIG焊的接触式引弧方式,该方式将整个引弧过程分为接触阶段、维弧阶段和电流缓升三个阶段。接触阶段和维弧阶段的电流大小、电流变化速度都是可调节的。实验证明,该引弧方式不仅能应用于TIG焊变极性电源而且也适用于脉冲电源,并且有效避免了传统电源中接触式引弧常见的钨极烧损和电流过冲问题。     

铝合金变极性等离子弧穿孔横焊焊缝成形规律分析

以穿孔等离子弧焊接过程中形成的穿孔熔池为研究对象,根据熔池热源形态的特点,采用数值模拟与试验相结合的手段研究横焊位置下的铝合金变极性等离子弧焊缝成形.由于焊接速度波动和工件厚度的影响,体热源作用下的穿孔熔池背面存在最高温度点和最大熔宽截面相背离的现象;因此通过对穿孔熔池背面进行分区和定义,提出温宽偏离度概念,即熔池背面最高温度点和最大熔宽截面的偏离程度,用以描述穿孔熔池状态及焊缝成形;通过调节焊枪角度来改变焊接过程中的温宽偏离度,在其它参数不变的情况下减轻重力在焊接过程中对焊缝成形的影响,实现变极性等离子弧穿孔焊接在横焊位置上的良好成形.     

Soft variable polarity plasma arc horizontal welding technology and weld asymmetry

Abstract

Soft variable polarity plasma arc welding technology has been proposed to solve the problems in horizontal position welding for aluminium alloys. Arc thermal field shape, arc pressure distribution and the characteristic of the weld pool, which are important for keyhole stability, have been changed compared with the ordinary variable polarity plasma arc. Its stability in application can be evaluated by the operational window. The thermal cycle curves, microstructures and microhardness of the horizontal position weld indicate the weld asymmetry. The influence of asymmetry as well as welding defects on tensile strength and fracture behaviour has been studied. The fundamental reason for the asymmetry was considered as the asymmetric fluid flow around the keyhole in the weld pool.