电弧熔丝脉冲GTAW熔滴过渡行为分析

提出了电弧熔丝脉冲GTAW焊接工艺,在非熔化极与工件之间的GTA电弧加入脉冲电流,不仅具有传热与传质分离和无飞溅等优点外,同时通过脉冲GTAW控制熔池熔深与形状,减小热影响区,减少合金元素的烧损.结果表明,随着焊丝距离工件高度的减小,熔滴过渡形式从大滴过渡转为无飞溅搭桥过渡,并且距离越近,熔滴过渡频率越快.当焊丝距离工件一定高度,焊接过程一脉一滴时,存在一个最优的频率可以实现最小的熔滴尺寸.     

合金钢熔化极气保焊熔池灰度图像特征试验

针对MAG焊特点,采用被动式视觉传感和近红外滤波方式采集到了不同熔滴过渡形式下清晰的典型熔池视觉图像.通过专用图像处理软件提取了反映焊接质量的熔池图像灰度特征,并采用灰度直方图、伪彩色增强等方法进一步描述了熔池图像的灰度分布特点.提出了用灰度均值和标准差研究MAG焊焊接过程的思路,分析研究并给出了灰度均值和标准差计算方法,并对不同工艺参数下,结合焊接电流和电弧电压波形,分析研究了熔池视觉图像的灰度均值、标准差和焊接过程,得出了其波动大小反映了焊接过程稳定性的初步结论.     

CMT焊接熔滴过渡动态过程模拟与熔池流体动力学行为

针对CMT焊接这种独特的熔滴过渡过程,通过流体动力学方法对CMT熔滴过渡动态过程进行模拟,定量分析焊接工艺参数对熔滴过渡动态过程的影响规律;建立CMT焊接熔池温度场和流场的三维非稳态模型,定遍分析浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力,以及相变潜热及其综合作用对焊接温度场、速度场和熔池形态的影响;     

2219铝合金激光驱动GMAW熔滴过渡行为

以2219铝合金为研究对象,搭建了激光驱动GMAW熔滴过渡试验系统,采用高速摄像系统拍摄熔滴过渡行为,分析了激光的加入对熔滴过渡行为的影响. 结果表明,通过改变工艺参数,激光的加入改变了熔滴的受力状态从而改变了熔滴过渡模式和飞行轨迹. 脉冲激光作用在熔滴缩颈处形成的蒸发反力可以有效促进熔滴过渡,得到“一脉一滴”的射滴过渡形式,提高熔滴过渡频率和熔滴过渡的稳定性,同时能够有效改善焊缝成形解决铝合金焊接射滴过渡工艺区间窄,对母材热输入高以及焊接过程稳定性差等问题.     

铝合金P-MIG焊接过程熔滴过渡行为的结构负载声发射表征

通过在线检测铝合金PMIG焊接过程的结构负载声发射信号,研究熔滴过渡行为的表征,以及熔滴过渡形式变化对声发射信号特征参数的影响. 结果表明,焊接过程中检测到的结构负载声发射信号时域波形包含了较多的PMIG焊接过程熔滴过渡特征信息,利用时域波形及其平均振铃计数、平均正峰值等特征参数可以对PMIG焊接过程中的熔滴过渡现象进行表征. 当熔滴过渡频率相同时,随着熔滴过渡对液态熔池的冲击作用增大,声发射信号特征参数相应增大;当熔滴过渡频率不同时,熔滴过渡频率越大,熔滴体积越小,对液态熔池的冲击作用越小,声发射信号特征参数相应减小.     

高强铝合金厚板双丝MIG焊工艺的初步研究

建立了高强铝合金双丝MIG焊熔滴过渡高速摄像系统以及焊接参数采集系统,获取了不同工艺规范下的脉冲熔滴过渡形式.实验表明一脉一滴工艺规范焊缝成形好,工艺过程稳定,应为首选过渡形式.确定了在一脉一滴情况下的焊接工艺规范参数区间,在此区间内可以实现稳定的一脉一滴熔滴过渡,为控制焊接热输入量及焊缝成形奠定了基础.     

脉冲MIG焊不稳定过渡过程的观察与分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下脉冲MIG焊焊接过程的电信号,借助电信号小波分析设备对不稳定焊接过程进行了宏观分析,并对焊接熔滴过渡过程中的不稳定现象进行了高速摄像观察.观察发现,脉冲MIG焊不稳定焊接过程呈现出多种熔滴过渡形式,过渡熔滴形状多样,熔滴尺寸不均匀,熔滴形成过程中重心不稳,熔滴爆炸引起飞溅以及熔池振荡.通过对焊接过程不稳定现象的观察与分析,指出焊丝熔化能量的随机性以及熔滴上综合作用力的随机性是熔滴尺寸具有不确定性的根源.对脉冲MIG焊焊接过程不稳定现象的研究将有利于对焊接工艺性能进行有效控制.     

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊（GMAW）熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性，尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统，宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理，根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取，实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型，进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器，实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明，建立的视觉传感系统、图像处理算法以及控制器设计检测与控制熔池变化在一定程度上的能够满足脉冲GMAW焊缝宽度的实时性与精度要求。     

外加磁场对MIG焊熔滴过渡形式和焊缝组织性能的影响

利用Phtron512×512高速摄像机拍摄MIG焊熔滴过渡的方法,研究了纵向磁场脉冲MIG焊接铝合金熔滴过渡形式变化的规律和原因.熔滴过渡不仅与焊接电流、电弧电压有关,而且外加纵向磁场的电流和磁场频率也显著影响熔滴过渡方式.在焊接电流大于临界电流值时,通过改变外加磁场的电流和频率可以获得喷射过渡和旋转过渡.激磁电流和磁场频率需要恰当匹配,而且还必须与焊接参数相适应,才能保证获得稳定的熔滴过渡形式和最佳的晶粒细化效果.试验结果表明,焊缝金属的抗拉强度、断后伸长率及焊接接头的冲击吸收能量得到显著提高,改善了焊缝的接头强度和塑性.     

脉冲TCGMAW电流占空比对熔滴过渡和焊缝成形的影响

基于建立的熔滴过渡高速摄像分析系统,对高速脉冲TCGMAW在脉冲电流占空比变化下的熔滴过渡过程进行观察分析,并就脉冲电流占空比变化对熔滴过渡和焊缝成形质量的影响进行了研究。试验结果表明,在所用焊接规范下,当脉冲电流占空比较小时,焊丝熔化速度不能与送丝速度匹配,熔滴过渡方式表现为短路过渡形式,焊缝成形较差,甚至出现断弧、焊不起来的情况;随着脉冲电流占空比的提高,焊丝熔化能量加大,熔滴过渡方式逐渐过渡到射滴过渡和射流过渡,电弧电压的波动范围变小,焊缝成形良好。     

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.     

面向工程应用的BA-GMAW熔滴过渡形态

综述了涉及工程应用的潜弧熔化极气体保护焊(Buried arc gas metal arc welding,BA-GMAW)熔滴过渡形态特征.结果表明,在大电流和相应的焊接参数下,BA-GMAW工艺的熔滴过渡形态有3种,即呈滴状过渡、摆动过渡和旋转过渡.BA-GMAW电弧空腔中电弧形态属于连续、敞开、非活动型;电弧空腔...     

Effects of shielding gas composition on arc characteristics and droplet transfer in tandem narrow gap GMA welding

The effects of shielding gas composition in tandem narrow gap gas metal arc welding were studied. The shielding gas included argon, carbon dioxide and helium. The arc characteristics and droplet transfer process were analysed. The results show that in the same welding parameters, the trail wire welding current is higher than the lead wire welding current. With the increase of carbon dioxide content, the welding currents of two wires decrease, and the trail wire droplet transfer mode transforms from spray transfer to projected transfer. With the increase of helium content, the welding currents increase and the lead wire droplet transfer mode transforms from projected transfer to spray transfer. The weld width is the largest when the shielding gas mixture is 80%Ar10%CO₂10%He.     

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。     

激光-MIG电弧的复合作用及对熔滴过渡的影响

试验研究激光与MIG电弧的相互影响与相互作用,以及激光的加入对MIG电弧形态与熔滴过渡形式的影响.搭建了YAG激光-脉冲MIG电弧复合焊接试验系统,进行了焊接试验并同步采集了焊接过程中的电信号和高速摄像图片信号.通过分析电信号和高速摄像图片可以发现,对于一脉一滴的焊接过程,加入激光后熔滴过渡形式由一脉一滴变为两脉一滴过...     

脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

碱性药芯焊丝熔滴过渡特性及工艺性分析

利用高速摄像和汉诺威弧焊分析仪,在富氩气体保护条件下,在不同的焊接参数下对3种碱性药芯焊丝样品进行了测试和分析. 结果表明,较小焊接参数时,熔滴过渡形式为粗熔滴排斥过渡,电弧稳定性差,飞溅大;随着焊接参数的增大,熔滴过渡逐渐转变为细熔滴过渡,过渡过程趋于稳定. 熔滴受到较大的排斥力以及熔体的表面张力大是造成大颗粒飞溅的主要原因,较长的渣柱对熔滴过渡具有导向作用,细化熔滴和形成稳定、较长的渣柱是改善碱性药芯焊丝工艺性的重要途径.     

钛型气保护药芯焊丝焊接参数的选择与应用

分析了气保护药芯焊丝熔滴过渡形态类型和主导力,探讨了焊接参数与熔滴过渡形态的关系及焊接参数的选择原则与工程应用。结果表明,该类焊丝熔滴过渡的基本形态是非轴向排斥滴状过渡。在正常范围内,焊接电流不改变熔滴过渡形态,但偏低的电弧电压能导致熔滴过渡形态改变;焊接电流和电弧电压的合理匹配是获得满意工艺性的决定因素。焊丝焊接参数选择的“合于使用”原则,强调适合于施工现场使用的焊接参数特征。焊丝的工程应用表明,大电流、强规范（含高的电弧电压）是该类焊丝主流过渡形态的技术参数特征,短路过渡不应成为该工艺的主要过渡形态。     

低碳钢熔化极等离子弧焊接工艺

对Q235低碳钢进行熔化极等离子弧焊接工艺试验,并研究其工艺参数对焊缝成形和熔滴过渡的影响.结果表明,与常规的熔化极惰性气体保护焊相比熔化极等离子弧焊接在提高焊接效率、减少飞溅和气孔等方面具有优越性.当其它条件不变时,焊缝熔宽随等离子电流增大而变宽,而对熔深和熔滴过渡类型影响不大;熔化极等离子弧焊接电流增大时,U - I相图的线簇随着电流增大而集中,熔滴过渡依次为短路过渡、大滴过渡和射流过渡.     

焊条典型熔滴过渡形态的判读

粗熔滴短路过渡,渣壁过渡,爆炸过渡和喷射过渡是焊条的基本过渡形态.过去一直采用光电示波器记录的电弧电压、焊接电流波形图,定性地描述熔滴过渡的一般特征,不可能进行精确的定量分析.通过对汉诺威弧焊质量分析仪获取的焊条四种典型熔滴过渡形态的电弧电压、焊接电流概率密度分布图的特征和短路时间t1、燃弧时间t2、加权燃弧时间t3和过渡周期tC的数据进行统计分析,可精确地描述焊条熔滴过渡形态的电弧物理特征,并能够判别焊条熔滴过渡形态.为焊条熔滴过渡形态的判定提供了一种新方法.