双丝三电弧焊热源优化及数值模拟

为研究双丝三电弧焊焊接温度散布规律,根据其电弧形态和脉冲频率建立了适用于双丝三电弧焊接的体+面热源,并根据焊丝的倾角对其进行了旋转计算,利用有限元技术模拟了6 mm厚Q235碳素钢的双丝三电弧焊焊接温度场,通过遗传算法对其热源参数进行了迭代优化,提高了计算效率。计算结果表明：温度场呈长椭圆状分布,且最高温度和最大温度梯度都出现在R弧热源处,其原因是此处同时积累了R弧电弧热量和L弧焊后凝固时的热量;有限元模型温度场与实验温度场结果对比吻合度较高,其结果可为拓展双丝三电弧焊的应用和优化工艺参数提供仿真基础。     

不同脉冲、频率下的双丝匹配对焊缝的影响研究

目的 为提高双丝焊接质量,探究不同脉冲和频率下的双丝匹配对焊接质量的影响。方法 采用MIG焊接技术,在3 mm厚的不锈钢板上进行焊接实验,之后观察和分析焊缝表面形貌、电流波形、金相组织以及截面几何形状参数。结果 在同一频率下,前丝单脉冲组的熔深总是小于对应双脉冲组。随着双脉冲频率的增大,熔深、余高也随之增大,熔宽变化不大。结论 在频率为4 Hz时进行焊接能得到较为美观的焊缝。在双丝匹配时,前丝单脉冲会阻碍后丝双脉冲对基板的挖掘和熔滴对熔池的搅拌作用,且前后丝位置顺序对熔深、余高影响较大,对内部金相组织生长形态影响较小。     

双丝焊技术的发展现状与应用

双丝焊接技术具有熔敷效率高、焊接速度快、能量消耗低、焊缝质量好等优点，在工程领域的应用越来越广。本文首先介绍了双丝焊的分类，详细分析了串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊三种主要双丝焊的特点和区别，然后简单介绍了双丝焊的发展历程，分析了我国双丝焊技术的不足和差距。最后，阐述了双丝焊技术在造船、高速列车和管道工程领域的应用，趴及双丝焊技术的发展前景。     

CO2保护焊+碎丝+埋弧焊在大型储罐底板焊接中的应用

随着储罐大型化发展,传统的手工电弧焊已逐渐不能适应焊接施工技术的发展和施工现场的需要,储罐底板焊接采用CO2气体保护焊打底+碎丝+埋弧焊盖面的自动化焊接工艺,具有焊接变形量小、高效节能、焊缝质量高、焊接生产效率高等特点,是一项值得推广的技术。     

双丝单弧气保焊熔滴过渡及焊缝成形

双丝单弧气保焊是一种新型熔化极焊接方法,系统由单电源、单送丝机构和单焊枪组成,双丝共用一个具有两孔的导电嘴,单电源通过导电嘴同时向双丝输出电流形成单个电弧,双丝末端熔滴相互吸引形成共熔滴并稳定过渡到熔池。采用高速摄像、信息同步采集及焊接电源等装备,开发双丝单弧气保焊熔滴过渡试验系统,研究了不同焊接电流参数对熔滴大小、过渡行为及焊缝形貌的影响,并阐明了双丝单弧气保焊熔滴过渡机理。结果表明：随着焊接电流的增大,熔滴过渡形式依次为多脉一滴、一脉一滴、射流过渡和潜弧射流过渡四种模式,过渡频率逐渐增大,熔滴体积逐渐减小。焊缝形貌研究表明,随着焊接电流增大,焊缝熔深逐渐增大,熔宽先增大后减小,当焊接电流为570 A时,焊缝截面成形质量最佳,此时熔敷速度为15.8 kg/h。     

双弧脉冲MIG焊耦合电弧特性的数值模拟研究

针对双弧脉冲MIG焊热源稳定性差的问题,本文对双弧脉冲MIG焊耦合电弧进行瞬态数值模拟,分析了不同脉冲电流参数下耦合电弧形态、温度和压力的分布及变化规律。研究表明：耦合电弧呈驼峰状,脉冲电流发生跳变时,耦合电弧伸展或收缩,并逐渐稳定,峰值电流越小,越快达到稳定;增大脉冲电流,耦合电弧温度和电弧压力随之升高;保持总电流不变,减小主弧电流,增大旁弧电流,主弧温度和电弧压力减小,旁弧温度和电弧压力增大,当旁弧电流足够大时,耦合电弧温度和电弧压力呈双峰分布。数值模拟结果与双弧脉冲MIG焊工艺实验结果吻合良好,模拟结果对调控双弧脉冲MIG焊脉冲电流参数,改善其耦合电弧稳定性及工艺性能具有重要意义。     

超声在电弧焊接中的应用

超声场作为一种高效清洁的物理场在电弧焊接中具有越来越多的应用。在电弧焊接过程中,引入超声,可以有效改善电弧形态、熔滴过渡以及焊缝组织,最终提高焊接接头力学性能。超声在电弧焊接过程中的应用特点主要与超声施加方法有关,不同的超声施加方法具有不同的特点,根据不同的超声施加方法可将超声电弧复合焊接分为不同类型。主要综述了电弧超声技术、超声与电弧同轴复合、超声作用于焊丝以及超声工具头作用于固体母材或者焊缝表面4种技术的各自特点及研究进展,着重分析了不同技术的设备特点及其对组织与力学性能的影响。最后对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

激光-电弧复合焊热源相对位置对焊接接头组织与性能影响规律研究

采用20 mm厚EH36钢板堆焊试验研究了激光-电弧复合焊热源相对位置对焊缝宏观形貌、组织、元素烧损和性能的影响规律。结果表明,与电弧引导激光焊接相比,激光引导电弧焊接的焊缝熔深小、熔宽大、熔合比小、焊道对称性差、合金元素烧损率小、显微硬度相对较低;激光引导电弧焊接时,焊缝区晶粒向熔池表面中心生长、晶粒相对粗大,电弧引导激光焊接时,晶粒向着焊缝中心生长、晶粒相对细小,这主要是由于两种热源相对位置不同使得进入焊缝的总能量和熔池流动方向不同造成的。     

锁孔TIG焊接技术的研究进展

锁孔TIG焊接技术具有不开坡口、单面焊双面成形的特点,尤其适用于中厚板焊接。首先介绍了锁孔TIG焊的基本原理,然后分析了目前锁孔TIG焊接波形控制技术的研究现状,主要包括恒流锁孔TIG焊、单脉冲锁孔TIG焊和高低频双脉冲锁孔TIG焊。针对现有锁孔TIG焊接技术存在热输入量过大、接头组织晶粒粗大等缺点,重点介绍了一种新型的快频脉冲TIG焊接技术,它通过快频脉冲电流产生的电磁场对电弧进行压缩,控制焊接过程的热输入量,达到提高焊接质量的目的。与传统脉冲电弧相比,快频脉冲电弧的收缩效果更为明显,可细化焊接接头组织,将快频脉冲焊接技术应用于锁孔TIG焊是今后研究的热点和主要发展方向。     

不同焊接方法对铁路桥梁用321-Q370qE复合板焊接接头疲劳性能的影响

桥面结构焊接的方法主要是埋弧自动焊和焊条电弧焊,为了比较采用不同的焊接方法对321-Q370qE复合板焊接接头疲劳性能的影响,对这两种焊接方法形成的焊接接头进行了疲劳试验.试验结果表明,采用焊条电弧焊形成的焊接接头的抗疲劳性能优于埋弧焊形成的焊接接头.     

Numerical investigations of arc behaviour in gas metal arc welding using ANSYS CFX

Current numerical models of gas metal arc welding (GMAW) are trying to combine magnetohydrodynamics (MHD) models of the arc and volume of fluid (VoF) models of metal transfer. They neglect vaporization and assume an argon atmosphere for the arc region, as it is common practice for models of gas tungsten arc welding. These models predict temperatures above 20 000 K and a temperature distribution similar to tungsten inert gas (TIG) arcs. However, current spectroscopic temperature measurements in GMAW arcs demonstrate much lower arc temperatures. In contrast to TIG arcs they found a central local minimum of the radial temperature distribution. The paper presents a GMAW arc model that considers metal vapour and which is in a very good agreement with experimentally observed temperatures. Furthermore, the model is able to predict the local central minimum in the radial temperature and the radial electric current density distributions for the first time. The axially symmetric model of the welding torch, the work piece, the wire and the arc (fluid domain) implements MHD as well as turbulent mixing and thermal demixing of metal vapour in argon. The mass fraction of iron vapour obtained from the simulation shows an accumulation in the arc core and another accumulation on the fringes of the arc at 2000 to 5000 K. The demixing effects lead to very low concentrations of iron between these two regions. Sensitive analyses demonstrate the influence of the transport and radiation properties of metal vapour, and the evaporation rate relative to the wire feed. Finally the model predictions are compared with the measuring results of Zielińska et al.     

扫描激光-热丝焊接过程焊丝熔入行为分析

采用Red lake高速摄影系统观察了扫描激光-热丝焊接过程中焊丝熔入行为,分析了光丝间距、扫描激光及焊丝加热等工艺因素对焊丝熔入行为的影响。研究结果表明,当光丝间距处于-1 mm~1 mm范围内时,填充焊丝可实现连续稳定的液桥过渡;加入扫描激光后,焊丝在熔入过程中会出现一定程度的摆动,且随着激光扫描幅度增加,焊丝摆动幅度先增后减;对焊丝进行加热后,焊丝熔入方式包括连续液桥过渡、熔滴过渡和电弧过渡3种,且焊丝摆动幅度较焊丝不预热时明显减小。     

等离子+缆式焊丝脉冲GMAW复合焊熔池流体行为研究

目的 研究等离子+缆式焊丝脉冲GMAW复合焊过程的熔池流体行为.方法 综合考虑传热学以及流体动力学,建立Fluent数值分析模型.使用双椭球–锥体热源模型代表等离子弧焊传热模型,用双椭球热源表征GMAW电弧传热并考虑熔滴传热,同时考虑熔池受到的电磁力、浮力、表面张力、等离子流力等作用力.基于Fluent软件,对复合焊过...     

Arc ignition of CWW CO2 welding in A36 steel

In gas metal arc welding, arc ignition significantly influences arc stability, droplet transfer, and the quality of welded joints. Cable-type welding wire (CWW) CO₂ welding is an innovative welding method. This paper analyzes the arc ignition procedure for this type of welding based on experiments with three different wire end conditions: an unsmooth wire end, a smooth wire end, and a preheated smooth wire end. Smaller contact areas between the CWW and the workpiece led to higher arc ignition currents, and higher wire tip temperatures led to shorter arc ignition times (AITs) with the same chemical composition, diameter, and extension. Based on the characteristics of the welding wire end structures and the contact resistance between the CWW and workpiece, a suitable mathematical model of the AIT was developed. The model was validated using experimental arc ignition images. The AITs for the unsmooth smooth and preheated smooth wire ends were 14, 20, and 11?ms, respectively, essentially consistent with the model calculations.     

TIG电弧热丝对铜、钢堆焊的工艺研究

针对某产品铜带焊接工艺,提出了一种电弧热丝方式应用于TIG堆焊铜、钢工艺的研究。电弧热丝可有效预热低电阻率的焊接材料,如铜;传统的电阻热丝只能加热具有高电阻率的焊接材料,如钢。采用电弧热丝系统,热丝电流小于50A时即可有效预热焊丝,与电阻热丝电流400A相当。在相同焊接电流下,能够大大提高焊接熔敷速度;在相同送丝速度下,降低焊接电流,大大降低焊接设备功率。同时证明2种热丝加热方式对钢基体、铜合金的影响相同,特别是对堆焊层铜合金中泛铁量的影响相当。     

工艺参数对机器人电弧增材制造成形的影响研究

目的 提高电弧增材制造质量,获得更好的参数匹配。方法 研究机器人焊接速度和层间冷却时间变化对增材件形貌、熔宽、余高的影响规律。选取焊接速度为30 cm/min和40 cm/min,层间冷却时间为30 s和40 s,进行两变量两个水平的全面实验。利用机器人电弧增材制造技术在5 mm厚的316L不锈钢板上进行20层的堆积;在焊道上均匀选取6个点,测得总高、熔宽和余高数据。在此基础上,分析增材件总体形貌及熔宽、余高的变化规律。结果 发现当层间冷却时间达到一定值后,熔池已凝固且温度较低,熔宽、余高变化不大。随着焊接速度提升,熔池单位时间内熔化的金属量锐减,引起增材件熔宽、余高缩小。结论 改变焊接速度对增材件形貌的影响更为明显,层间冷却时间达到一定值后,层间温度不再发生变化,形貌变化不大。     

Development of EPRI P87 solid wire

Abstract

Dissimilar metal welds (DMW’s) between ferritic and austenitic materials at elevated temperatures have concerned boiler manufacturers and operators for decades because of the proven potential for premature failure. The industry has desired an improved filler metal that would minimize or eliminate DMW failures and, with the current trend toward higher boiler steam pressures and temperatures, have suitable creep strength for joining higher strength materials such as Grade 91 steels After years of research, the Electric Power Research Institute (EPRI) concluded the development and commercialization of a nickel-based filler metal, EPRI P87, for application in shielded metal arc welding (SMAW). This work describes the subsequent development of an EPRI P87 solid wire welding product for application in gas tungsten arc and gas metal arc welding (GTAW and GMAW) processes, and the initial research into the performance of DMWs produced with the new solid wire P87 product. A 135 kg heat of solid wire was produced and tested using various welding processes and evaluation methods to ensure that the material would meet required weldability and design specifications. Welding methods included GMAW-P, GTAW and hot-wire GTAW in welds up to 50mm in thickness. The weld joint tested was a dissimilar metal weld of grade 91 to 347H, which was assessed using microstructure evaluation, creep testing, hot tensile testing, circular patch, and edge build-up investigations to examine hot-cracking susceptibility. This paper summarizes the research completed to date on the EPRI 87 filler wire which supports the acceptability of this material for its intended use in high-temperature power generation applications.