不同CMT工艺2014-T6焊缝成形及气孔分析

分别采用3种不同的冷金属过渡(CMT)焊接工艺进行2014-T6铝合金平板堆焊成形,研究不同CMT工艺对铝合金焊缝成形特征及气孔的影响. 结果表明,保持送丝速度7.5 m/min、电弧长度和保护气体纯Ar流量25L/min不变,2014-T6铝合金常规CMT焊缝具有明显的指状熔深特征,焊缝气孔缺陷严重且呈全焊缝分布特征;脉冲CMT(CMT-P)焊缝的指状熔深特征减缓,气孔显著减少,焊接速度0.6 m/min时焊缝基本无气孔;变极性复合脉冲CMT(CMT-PADV)焊缝熔深仅约0.4 mm,成形呈显著球形特征,气孔明显减少,焊接速度0.4 m/min时基本无气孔.     

CMT工艺及其热输入对Al-Cu合金焊缝成形和气孔的影响

采用四种冷金属过渡焊接工艺(CMT)分别在不同热输入水平下,使用ER2319焊丝进行AA2219-T851高强铝合金的平板堆焊成形,全面分析其焊缝成形和气孔分布特征。结果表明,常规CMT焊缝具有明显指状熔深特征,气孔缺陷严重并呈全焊缝分布状态;CMT-P焊缝母材熔化面积明显增加,气孔数量显著减少且在适当控制热输入时有助于消除气孔;CMT-ADV焊缝也具有指状熔深特征但熔深显著减小;CMT-PADV焊缝具有显著球形熔滴成形特征且熔深最小,两工艺低热输入和对焊丝表面氧化膜的清理作用有助于消除气孔。     

CMT工艺及其热输入对Al-Cu合金焊缝成形和气孔的影响（英文）

采用4种冷金属过渡焊接工艺(CMT)分别在不同热输入水平下,使用ER2319焊丝进行AA2219-T851高强铝合金的平板堆焊成形,全面分析其焊缝成形和气孔分布特征。结果表明,常规CMT焊缝具有明显指状熔深特征,气孔缺陷严重并呈全焊缝分布状态;CMT-P焊缝母材熔化面积明显增大,气孔数量显著减少且在适当控制热输入时有助于消除气孔;CMT-ADV焊缝也具有指状熔深特征但熔深显著减小;CMT-PADV焊缝具有显著球形熔滴成形特征且熔深最小,两工艺低热输入和对焊丝表面氧化膜的清理作用有助于消除气孔。     

双丝焊协同模式电弧特性研究

利用高速摄像、电信号采集系统记录了Fornius CMT TWIN设备四种协同模式下焊接5083铝合金时双丝焊接电流电压波形和熔滴过渡过程,并分析了电流电压波形的特征、弧长变化规律和熔滴过渡方式。结果表明,双脉冲模式时,前后丝脉冲段时间一致,脉冲频率主要由维弧段时间决定,熔滴过渡以射滴过渡为主;双CMT模式时,前丝由较长时间的类脉冲波段和较短时间的类CMT波段组成,熔滴过渡分别为射流过渡和短路过渡,后丝完全以CMT方式过渡,熔滴过渡以短路过渡为主;前丝脉冲+后丝CMT或前丝CMT+后丝脉冲混合模式中,CMT波形未发生变化,而脉冲波形的电流和电压产生波动。电流电压变化和熔滴过渡是造成弧长变化的重要影响因素。前丝脉冲模式时焊缝熔深和熔宽大,而后丝CMT模式时焊缝余高大。     

机械振动辅助铝合金MIG焊接接头组织与性能研究

MIG焊是新能源汽车铝合金车身的主要连接工艺,但铝合金MIG焊接存在接头软化、焊缝极易出现气孔等问题,给铝合金车身结构焊接质量管控带来了严峻挑战。为了改善铝合金MIG焊的接头质量,将机械振动作为外部激励引入到铝合金MIG焊接过程中,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察接头微观组织,采用电子背散射衍射仪确定焊缝和热影响区的晶粒大小,采用X射线探伤仪检测接头中的气孔数量,使用维氏硬度计测试接头显微硬度,在电子万能试验机上进行室温拉伸试验,研究振动频率对焊缝成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响。结果表明,机械振动能有效细化焊缝晶粒,减少焊缝气孔数量,增大熔深,提升接头强度和硬度,提高铝合金的焊接质量。并且随着振动频率增加,焊缝晶粒尺寸和气孔数量逐渐减小,熔深及接头的抗拉强度和硬度逐步增加。     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

铝合金DC CMT与P-MIG混合过渡焊特征分析

焊丝的熔化速率及焊缝的熔深不仅与热输入有关,而且与焊接的过渡形式及熔滴温度相关。在相同的热输入情况下,直流CMT(DC CMT)与脉冲MIG(P-MIG)以一定的比例组合实现混合过渡焊,使焊丝的熔化量、焊缝的熔深、熔宽发生变化。结果表明,DC CMT焊时焊丝的比熔化量最大,P-MIG焊时焊丝的比熔化量最小;DC CMT焊的熔深最大。焊接铝合金时,通过调整DC CMT与PMIG的比例,可以避免出现焊接熔合不良、烧穿及熔池下塌现象。     

5A06铝合金GMAW熔透接头组织与性能对比研究

针对5A06铝合金薄壁油箱焊缝形式多样、焊接效率低、难以实现焊接自动化等问题,采用AC-CMT、CMT、P-MIG和CMT+P四种GMAW工艺进行试验,并对比研究了四种工艺下的焊缝成形特征、气孔分布、显微组织和接头性能。结果表明,P-MIG接头的正面余高最小,熔透时所需热输入最低,焊缝纵截面和横截面观察区域内尺寸为10~100μm的气孔数量均最少;四种工艺接头焊缝区的显微组织均由α-Al基体和β-Al3Mg2析出相构成,相较于AC-CMT与CMT工艺,P-MIG与CMT+P接头焊缝区晶粒尺寸较大,热影响区宽度较宽;P-MIG接头抗拉强度最高(318 MPa),为母材的89.1%,且接头弯曲到180°时未开裂;P-MIG和AC-CMT拉伸断口无气孔,CMT与CMT+P接头拉伸与弯曲断口均可明显观察到较多气孔。综合比较,气孔最少、抗拉强度最高和弯曲性能较好的PMIG工艺更加适合5A06铝合金薄壁油箱的机器人自动化焊接。     

CO2激光-MIG复合焊接工艺对中厚度Al-Mg合金焊缝熔深影响分析

以10mm厚的5052铝合金试板为研究对象,研究了CO2激光-MIG复合焊接工艺对中厚度Al-Mg合金焊缝熔深的影响。结果表明,在He气中加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,但加入过量的Ar气,反而会降低焊缝熔深;随着电弧电流的增加,焊缝熔深先增加再减小而后再增加;激光功率和焊接速度对焊缝熔深具有相反的作用效果;热源间距对焊缝熔深具有较大影响,但对焊缝外观形貌影响很小。     

6061铝合金CMT焊接气孔影响因素研究

以直径φ1.2 mm的ER4043焊丝作为填充金属,用冷金属过渡(CMT)技术对厚度为1.5 mm的6061铝合金进行焊接,设计正交试验研究焊速、焊接电流、气流量对焊缝成型和焊缝气孔的影响,并获得最佳焊接工艺。试验结果表明,焊速为600、700、800 mm/min,焊接电流在40、50 A时,焊缝成型良好。焊缝表面无气孔,焊缝内部气孔为析出型氢气孔,主要位于焊缝中部。焊接工艺参数对气孔的影响程度为:焊接电流保护气流量焊速。最佳的焊接工艺为焊接电流50 A,焊速800 mm/min,保护气流量20 L/min。     

超声功率对7075铝合金CMT焊接接头的组织与性能的影响

为了解决铝合金接头的气孔多、晶粒粗大、力学性能差等问题,使用冷金属熔滴过渡(CMT)焊接方法完成对7075铝合金薄板的焊接,在焊接过程中引入超声波。通过金相、EBSD、力学性能等测试考察了不同超声功率对焊接接头气孔、微观结构和力学性能的影响。结果表明,超声振动可以显著地减小气孔数量、增加熔宽,并且其焊接热影响区（HAZ）的宽度随超声功率的增加而减小;超声功率为1200 W时焊接接头显微硬度较无超声提高87.514 MPa,抗拉强度提高85 MPa,断后伸长率提高1.4%。由EBSD结果分析可知,当超声功率为1200 W时焊缝平均晶粒尺寸36.89μm,比未施加超声时减小了9.99μm,焊缝晶粒得到了明显细化;随着超声功率的增加提高了晶粒的大角度晶界的比例,焊接接头的塑性有所增加。     

微量氮对5086铝合金MIG焊接性能的影响

文中采用纯Ar,75% Ar+25% He,Ar+N₂三种保护气体对5086铝合金进行了MIG焊接,研究保护气体对5086铝合金焊缝熔深以及对接接头力学性能的影响,通过焊接过程高速摄像、XRD试验,探讨保护气体对5086铝合金焊缝熔深影响的机理.结果表明,纯氩气相比,氩气中加入微量氮气显著增加焊缝熔深进而提高铝合金MIG焊的焊接效率,同时其焊缝质量及力学性能未受影响.其原因为:氮化铝的出现将阴极斑点固定在氮化铝出现较多的焊缝区域,使电弧阴极区相对稳定集中,增加电弧能量密度;氮化铝可以抑制阴极区金属铝蒸汽所带走的阴极区能量损失.     

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.     

双TIG活性电弧焊接工艺

提出双TIG活性电弧焊接方法,采用2支TIG焊枪前后排布,前置焊枪的焊接电流小于后置焊枪,且在前置焊枪保护气中混入少量O2,使电弧具有活性。对5 mm厚SUS304奥氏体不锈钢板进行焊接工艺试验。结果表明,与相同条件下的TIG焊接相比,双TIG活性电弧焊接焊缝熔深明显增加,焊缝表面成形良好;随着O2流量的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽先减小后增加;在保持总电流不变的情形下,随着后置焊枪电流增加(前置焊枪电流减小),焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽持续增加;随着弧长的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽逐渐增加;当钨极间距从3 mm开始增加时,焊缝熔深逐渐减小,熔宽逐渐增加;而随着焊接速度的增加,焊缝熔深和熔宽都减小。O的混入对焊缝组织无明显影响。相比母材而言,焊缝冲击韧性有所下降。该方法能在高于普通TIG焊接速度的条件下实现深熔焊接。 创新点： 提出双TIG活性电弧焊接,2支独立的焊枪在焊接方向的平面内前后排布,前置焊枪焊接电流小于后置焊枪,前置焊枪采用Ar+O2作为保护气体,后置焊枪采用纯Ar作为保护气体,从而使电弧具有活性;在高于传统TIG的焊接速度下,焊缝熔深明显增加,可实现5 mm 厚的不锈钢板完全焊透。 高速焊接时能消除驼峰和咬边等缺陷,明显提高焊接生产率。     

磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺分析

在设计一种工程实用性强、小型化的纵向磁场发生装置的基础上,将纵向磁场引入到98％Ar＋2％O2保护的射流过渡MAG焊中,提出了一种稳定、可控、有规律的磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺,并详细研究了励磁电流（磁场强度）对电弧形态及运动行为、焊丝熔化特性、熔滴过渡机制和焊缝成形的影响规律,同时指出了该工艺的不足之处一纵向磁场在抑制指状熔深的同时却形成了偏心焊缝。结果表明,外加纵向磁场后,MAG焊电弧、液锥和液流束都偏离焊丝轴线并高速旋转,熔滴过渡虽然偏离了焊丝轴线,但仍在电弧烁亮区内部进行;随着励磁电流的增大,电弧旋转角速度增加,可见弧长缩短,熔滴过渡速度加快,焊接电流减小,焊丝熔化系数提高。     

镀锌板CMT焊焊缝气孔影响因素及产生机理

镀锌板在车身材料中得到广泛应用，但其熔化极气体保护焊(GMAW, gas metal arc welding)存在气孔缺陷. 从焊接电流模式、焊枪行进倾角、预留间隙、焊接保护气体成分和焊接电流焊接速度匹配等几个方面，研究其对镀锌板弧焊焊缝气孔影响规律及其气孔产生的机理，用X射线探伤对内部气孔进行观察统计. 结果表明，冷金属过渡(CMT，cold metal transfer)焊由于其低热输入，内部气孔少，适合焊接镀锌板；焊枪行进倾角选用后倾焊(焊枪指向待焊区域)为佳；预留间隙可以显著抑制气孔产生；保护气体中加入适量CO₂可以减少气孔；焊接速度加快会减小气孔尺寸，但数量会有所增多.     

超声-MIG焊接铝合金熔滴过渡行为

对铝合金超声-MIG焊接熔滴过渡行为做了系统研究。试验主要关注在超声作用下,铝合金焊接中熔滴过渡行为的变化。通过对熔滴过渡过程的观测和分析,结果表明,对于短路过渡形式,熔滴受到超声辐射力的阻碍作用,熔滴的体积增大,过渡频率降低,焊接电弧收缩,弧长缩短,挺度增加,亮度增大;在大滴过渡和射滴过渡时,熔滴过渡频率大幅增加,熔滴尺寸减小,这也是超声辐射力作用在熔滴上的影响造成的;而且超声作用后的熔滴形态发生复杂变化,焊接过程的不稳定性增大。     

气孔和显微组织对6063铝合金双脉冲耦合CMT焊接接头强度的协同影响

研究不同焊接速度下6063铝合金"CMT MIX+Synchropulse"焊接接头的焊缝气孔率、气孔尺寸以及焊缝和热影响区的软化.结果表明,随着焊接速度从55 cm/min提高到65 cm/min,焊缝气孔率从0.1％增加至3.9％,且出现大尺寸气孔(341.1μm).65 cm/min时焊缝气孔尺寸主要集中分布在8...     

铝合金薄板交流CMT焊接过程能量分配研究

以1060铝合金为对象,采用交流CMT焊接技术进行平板堆焊,研究了交流CMT焊接过程中用于母材熔化能量和焊丝熔化能量的精确控制.结果表明,通过变换EN、EP的数值及比例可以对交流CMT焊接过程中的能量分配进行控制进而控制焊缝成形.当EN/EP=1∶1时,焊接过程中输入的总能量不变,由于删值的变化使对母材连续热输入的方式发生改变,会使熔深余高变化,随着删个数的增加、熔深逐渐减小、余高逐渐增加.当EN+EP=14时,变化EN的个数.当EN=0时相当于直流反接,此时焊丝的熔化系数最小,熔深最大,余高最小;随着EN的增加,焊缝熔深减小,对焊丝的热输入逐渐增加,余高增加.     

逆变CO_2焊接电源动特性对焊缝成形影响分析

介绍了逆变CO_2气体保护焊接电源的动特性要求,设计了一种双闭环控制的电子电抗器,内环为电流负反馈,外环为电压负反馈。整个焊接过程中,电压反馈实时监控电弧负载状态,使得系统具有良好的自身调节能力。分析了电子电抗器的控制原理,在短路过渡的短路阶段和燃弧阶段使用不同的电子电抗器参数,使两个阶段电源动特性合理匹配。通过试验研究了在恒定电弧平均电压和恒定送丝速度下,电源动特性对焊缝成形的影响规律,结果表明,随着燃弧阶段时间常数与短路阶段时间常数的变化,电流平均值也发生相应变化,导致焊缝熔深变化。随着燃弧阶段时间常数的增大,焊接平均电流减小,焊缝熔深减小,而随着短路阶段时间常数增大,焊接平均电流增大,焊缝熔深增大。