脉冲MAG焊的脉冲能量参数对熔滴过渡特性的影响

研究１．２ｍｍＨ０８Ｍｎ２ＳｉＡ焊丝在富氩保护气体保护下进行脉冲ＭＡＧ焊过程中，当选用的脉冲峰值电流高于形成轴向喷射过渡与旋转喷射过渡临界电流值时，随着脉冲能量的增大，将使熔滴过渡特征产生规律性变化，同时也导致电弧形态与焊缝成形呈现明显的改变。本研究成果对推广和选用脉冲ＭＡＧ焊有重要参考价值     

MIG(MAG)脉冲焊熔滴的过渡行为

利用微机控制脉冲电源，配合高速摄影，研究了脉冲ＭＩＧ焊各种熔滴过渡形式的过渡行为及其对焊缝成形的影响，研究结果表明，一个脉冲可以过渡多滴，一滴，或多个脉冲过渡一滴，不同熔滴过渡形式，熔滴的体积，速度及冲量参量都不一样，对焊接过程及焊缝成形也有影响，只有一脉冲一滴在基值电流期间过渡是最佳的熔滴过渡形式。     

熔化极气体保护焊熔滴过渡检测方法现状与展望

熔化极气体保护焊熔滴过渡检测具有重要的实际意义。本文回顾了近年来国内外这一领域的研究现状,阐述了每一种检测手段的原理、优点及局限性。最后,对现有的熔滴过渡检测方法作出了综合评价。     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

保护气体成分对双丝旁路耦合电弧GMAW旁路熔滴过渡形式的影响

双丝旁路耦合电弧GMAW的旁路焊枪选择了正极性接法即焊丝接电源负极,旁路熔滴仅依靠重力向熔池过渡,旁路熔滴尺寸较大且过渡过程并不稳定.针对这一问题,采用已建立的双丝旁路耦合电弧焊接过程信号控制与高速摄像采集系统,采集了纯氩气保护时旁路熔滴过渡形式,并分析了旁路熔滴尺寸较大且过渡过程不稳定的原因.在此基础上,采用80% Ar+20% CO₂为保护气体进行了焊接试验.结果表明,焊接过程中,保护气体中的O元素在旁路熔滴表面形成了氧化膜,旁路电弧在旁路熔滴表面的氧化膜上稳定燃烧,从而使电磁收缩力重新作用在旁路熔滴上并促进旁路熔滴向熔池过渡,因此焊接过程中旁路熔滴尺寸明显减小,熔滴过渡过程更加稳定.     

焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源，电弧中各种变化都能在电弧光谱中得到体现，不同波段不同谱线的电弧光谱所包含的信息各不相同。熔滴过渡过程直接导致电弧空间粒子浓度和分布的变化，检测相应的电弧光谱就能检测喷射过渡电弧的熔滴过渡。文中介绍了熔化极电弧光谱分布特征，分析了窗口光谱辐射理论，提出了焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择原则，并在此原则指导下选取了特征光谱窗口。对熔滴过渡过程进行检测和控制。试验证明，这种特征窗口光谱信息能够像光谱仪谱线信息一样很灵敏地反映熔滴喷射过渡过程，可以利用该信号进行熔滴过渡闭环精确控制。文中的熔滴过渡信息的检测和控制都取得了非常好的效果。     

基于电弧力调控的CO2气体保护焊熔滴激振技术研究

基于能量最小原理采用SurfaceEvolver软件对CO2气体保护焊熔滴形态进行了数值模拟,分析了不同尺寸的熔滴在不同焊接电流下的稳定熔滴形态,从理论上预测得出了CO2气体保护焊在由大电流切换到小电流时,熔滴可由排斥状态转变为垂顺状态,甚至可以激发焊丝轴向的熔滴振荡。进而采用脉冲电流波形对此进行了试验验证,结果表明,将电流由峰值切换到基值,可以使熔滴由被托起状态转变为下垂状态,在熔滴较小、脉冲峰值较高且脉宽较小时,熔滴在峰值期间被轴向托起压缩没有径向排斥偏转,切换到基值后熔滴由排斥压缩状态回弹并开始较强烈的熔滴振荡,随着振幅衰减逐渐达到基值电流下的稳定形态。利用这一振荡将有助于实现CO2气体保护焊稳定轴向自由无飞溅熔滴过渡的控制。     

不同气体及熔滴过渡方式对气体保护焊熔敷金属的影响

对CO_2焊、富氩焊的短路过渡与非短路过渡熔敷金属进行试验,研究表明,富氩焊飞溅小,焊工操作体验好,熔敷金属综合性能优异,焊缝含氧量较低。去应力热处理后强度降低,冲击吸收能量有所提高。同等条件下短路过渡冲击吸收能量高于非短路过渡,但强度及化学成分与熔滴过渡形式关系不大。熔敷金属的硫、磷含量与焊丝有关,与保护气体无关。     

熔化极气体保护焊电弧光谱信号脉冲特征的本质

基于对熔化极气体保护焊电弧光谱信号动态特征重要意义的认识,以发现新的熔滴过渡传感方法为目的,本文提出准同步高速摄影法,设计了淮同步光谱信号－高速摄影检测装置,验证了光普信号波形中的脉冲是滴过渡所为,它们之间存在着确定的对应关系。此外,本文还对该现象给予了充分的理论解释并指出了其在熔滴过渡检测上的应用前景。     

等离子-熔化极气体保护焊电弧特性研究现状

等离子-熔化极气体保护焊的电弧形态和熔滴过渡方式直接关系到焊缝质量,采用不同的电极连接形式,如直流正接、直流反接,电弧形态及熔滴过渡方式均不同;主要介绍了目前等离子-熔化极气体保护焊在采用不同的电极连接形式下,不同的电弧形态和熔滴过渡方式,以及电弧成分组成和温度分布;通过对熔化极等离子弧静特性等方面的研究发现,熔化极电流的大小不是由焊丝与工件间的电压决定的,而是由导电嘴与焊丝端部处的等离子弧电位差决定的,并决定电流的方向.     

保护气体对ER5356铝合金焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响

采用ER5356铝合金焊丝对6 mm厚的5083-H111铝合金进行了MIG焊接试验,通过焊接质量分析平台和高速摄像机采集分析了100%Ar、75%Ar+25%He、50%Ar+50%He和100%He四种保护气体下的电弧熔滴过渡形貌和电信号特征。结果表明：随着保护气体中He比例的增加,电弧形貌由钟罩形向扁束状转变,电弧底部有收缩的趋势,电弧光亮的弧柱区域面积减少;电弧电压升高,焊接电流变大,导致电弧收缩和电弧密度提高,从而影响了焊丝的熔化速率,增加了熔滴过渡的频次,焊接电流概率密度曲线变化不大,电弧电压概率密度曲线发散较明显,熔滴过渡趋于不稳定,从短路过渡向亚射流过渡转变,但是熔滴尺寸均匀性变差,熔滴颗粒不均匀。总体来说随着He的增加,电弧稳定性较差,但熔滴过渡形式得到了一定的改善。     

气体保护焊短路过渡熔滴成形的建模分析

提出了气体保护焊短路过渡过程中的熔滴成形的概念,并建立了模型.通过微距高速摄像技术和数字图像处理技术对熔滴成形过程中小滴状熔液所受的重力、电磁力以及表面张力提供的支持力进行了分析和定量计算,认为表面张力所提供的支持力远大于电磁力和重力共同导致的促使小滴状熔液下落的力.同时考虑了焊丝的熔化,认为以上因素最终造成小滴状熔液能以滴状的形态不断在焊丝端面进行扩展,形成熔滴.试验证明了熔滴成形这一模型的正确性.     

电弧电压变化量分析熔滴过渡特征的研究

利用焊接过程中熔滴还没有发生短路瞬间的电弧电压变化量△U，可以区分药芯焊丝气体保护焊(FCAW)熔滴过渡特征．绘制了一定焊接条件下的金属过渡模式图，为最终确定FCAW的最佳工艺参数(焊接电流、电弧电压等)提供指导，可实施长时间在践监控熔滴过渡过程。     

带状电极MAG焊工艺熔滴过渡分析

采用氙灯背光高速摄像系统对带状电极MAG焊的熔滴过渡进行了研究.试验发现,随焊接工艺参数的增大,钢带端部熔化变得均匀,由多个熔滴并存转变为只产生一个熔滴.熔滴在长大过程中沿钢带端部移动,过渡位置不定.随焊接参数由小到大变化,熔滴依次呈现短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、射流过渡和旋转射流过渡等形式.结果表明,射滴过渡是带状电极MAG焊熔滴过渡的主要方式;电流、电压波形与熔滴过渡形式之间有很好的对应关系;由于其特殊的电极形状和熔滴过渡特点,带状电极MAG焊适合大电流高速焊,可以提高焊接效率.     

电磁场对CO2焊电弧及熔滴过渡的影响

基于减少CO2焊飞溅的目的,研究了磁控CO2气体保护焊接技术.探讨了外加磁场对电弧及熔滴过渡的作用机理,明确了所需的外加磁场分布.在此基础上,对不同截面形状绕线圈所产生的磁场分布进行了有限元模拟分析.结果表明,圆形截面绕线圈产生的磁场分布具有较好的轴向性,而方形线圈产生的磁场分布的径向性有所增强,因此励磁线圈应选用方形截面绕线圈.     

保护气体对激光+双丝MAG复合焊焊缝形貌和电弧特性的影响

在激光+单电弧复合焊工艺的基础上,通过再添加一个电弧的方式,形成激光+双丝脉冲MAG复合焊工艺。研究了保护气体为φ(Ar)80%+φ(CO2)20%(情况A)和φ(Ar)40%+φ(CO2)10%+φ(He)50%(情况B)时对激光+双丝MAG复合焊焊缝表面成形和电弧特性的影响。利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、电弧电压波形和电弧形态。结果表明,在焊缝表面和焊道两侧边缘处,肉眼可见斑点状、不连续的氧化物,情况A与情况B相比,情况A氧化物含量高,熔宽小;而情况B焊道平整,鱼鳞纹清晰。情况A中由于CO2含量较高,使其对电弧的冷却作用增强,减弱了激光对电弧的稳定作用,断弧次数比情况B多。     

MAG焊旋转喷射过渡熔滴运动形态的相关分析

熔滴旋转喷射过渡ＭＡＧ焊是用于钢结构的一种高效焊接方法,在窄间隙焊和角焊缝时还可以克服焊接时侧壁的熔剑不良等缺陷。本文用高速摄影方法拍摄了Ａｒ＋Ｏ２保护气体时旋转喷射过渡的熔滴过渡形态,建立了液尖－液流束运动的相关分析模型,并由此分析讨论了熔滴运动的动态变化过程和旋转参数。结果表明,用本文提出的“相关分析”方法,可以确定液尖与液流束运动的主从关系。在脉冲旋转喷射过渡期间,液尖、液流束均绕焊丝轴线做     

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.     

双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡与电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系进行了深入分析.结果表明,熔滴过渡和电弧电压、电弧形态的规律性变化存在密切的对应关系.熔滴形成、长大、脱离焊丝端部的规律性变化使极性斑点间距及弧柱电阻发生变化导致了电弧电压的波动,从而使电弧形态发生由暗到明、由小到大的规律性变化.随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式发生变化,熔滴尺寸减小.不同的熔滴过渡形式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大.     

药芯焊丝CO2焊熔滴过渡现象的观察与分析

药芯焊丝CO2气体保护焊熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响.采用焊接过程的高速摄影技术和汉诺威焊接质量分析系统对药芯焊丝的熔滴过渡形态进行观察分析.证实随着焊接参数的变化,药芯焊丝可能形成排斥过渡、表面张力过渡和细熔滴过渡.在排斥过渡时,由于大熔滴在焊丝端部较长时间的停留,出现明显的熔滴自身的爆炸飞溅,气体的强烈逸出飞溅等现象,表面张力过渡是介于大熔滴的排斥过渡与细熔滴过渡二者之间的一种过渡形式.细熔滴过渡时,焊接过程稳定、飞溅小、焊缝成形良好、生产效率较高,是药芯焊丝理想的过渡形式.在细熔滴的过渡的条件下形成的渣柱对熔滴的过渡起着导向作用.