激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形状的影响

激光-脉冲GMAW复合焊接和激光-连续GMAW复合焊接两种热源形式在复合焊接中使用范围广,应用前景好。系统研究这两种热源形式和脉冲GMAW焊接以及连续GMAW焊接在焊接过程中的电参数变化特征及焊缝的形状尺寸。结果表明,激光-脉冲GMAW复合焊接中电参数平稳,焊接过程稳定,可有效地促进熔滴过渡,并且获得的焊缝尺寸较理想,熔深大、余高小,但激光功率3 000 W的复合焊接短路时电参数波动性增大。     

Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接参数对焊缝熔宽的影响

通过试验研究了Nd:YAG激光 脉冲GMAW复合热源焊接过程中焊接工艺参数对焊缝熔宽的影响.结果表明,复合热源焊缝熔宽随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的提高而减小,而光丝间距和离焦量对复合热源焊缝熔宽影响相对较小.复合热源焊缝熔宽远大于激光焊缝熔宽而仅稍大于脉冲GMAW焊缝熔宽,说明在复合热源焊接过程中脉冲GMAW决定焊缝熔宽,这主要是由于激光束加热区域远小于电弧加热区域造成的.试验结果的分析比较还表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率的增大还极大地提高了焊接速度.     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

激光+GMAW复合热源焊接过程热-力耦合数值分析

从宏观的焊接热过程出发,根据激光+GMAW复合热源焊接的特点,提出了适用于复合热源焊接的“双椭球体＋峰值递增圆柱体”组合式体积热源分布模式;建立了激光+GMAW复合热源焊接过程的有限元模型,数值计算了焊接温度场和焊缝横截面的形状尺寸,计算结果与试验结果吻合良好,证明了组合式体积热源模型的合理性和适用性. 采用焊接温度场的计算结果,进一步对复合热源焊接和GMAW的焊接变形和残余应力进行了数值模拟和对比分析. 结果表明,在焊缝熔深基本相同的情况下,复合热源焊接的焊接热输入、焊缝熔宽、焊接变形和高应力区域范围等均比GMAW小. 研究结果印证了激光+GMAW复合热源焊接工艺的优越性,并为焊接工艺参数的优化提供了基础理论数据.     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

激光-微束等离子弧复合焊接过程的结构负载声发射信号表征

采用脉冲YAG激光焊、微束等离子弧焊和激光-微束等离子弧复合焊对304不锈钢进行焊接试验,实时采集焊接过程中的结构负载声发射信号,研究声发射信号对焊接过程的表征. 结果表明,激光离焦量为-2 mm的激光-微束等离子弧复合焊接,热源复合效果更好,焊缝表现出更显著的复合热源焊接特征. 焊缝获得了更好的表面成形和熔深、熔宽. 热源复合效果更好的焊接过程,其声发射信号波形表现出更大振幅,且更为均匀,并与激光热源的周期性相符,呈现出明显的复合热源焊接周期性. 因此可以利用焊接过程检测到的结构负载声发射信号表征激光和微束等离子弧两种热源复合效果特征.     

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟Ⅰ.表征激光作用的体积热源分布模式

为了建立激光 GMAW电弧复合焊接的体积热源作用模式,根据激光深熔焊接的焊缝形状特征,分析了激光焊接的热源作用特点,提出了4类新的体积热源分布函数.建立了激光焊接温度场的数值分析模型,计算出了4类体积热源模式下的激光焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比.发现提出的4类体积热源模式能够较好地对激光焊接过程中激光热源对焊缝成形的作用进行表征,是恰当的和适用的.     

其它焊接方法

20092154基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制/双元卿…//清华大学学报:自然科学版.-2008,48(11):1891~1894在对接焊中,坡口间隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制。针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制。结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制。图12参620092155基于有限元的镁合金弧焊过程分析/齐铁力…//热加工工艺.-2008,37(13):82~84根据TIG焊接和激光-TIG复合热源焊接的物理特征,建立了基于TIG焊接过程的高斯面热源模型和基于激光-TIG复合热源焊接的新型双热源模型,分析了两种焊接方法对应的热源模型的特点。在此基础上,针对AZ31B镁合金,进行了单独TIG焊接和复合热源焊接温度场数值模拟及焊缝区微观组织分析,提出了其热源模型建立过程中的参数修改建议。通...     

其它焊接方法

20092154基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制/双元卿…//清华大学学报:自然科学版.-2008,48(11):1891~1894在对接焊中,坡口间隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制。针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制。结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制。图12参620092155基于有限元的镁合金弧焊过程分析/齐铁力…//热加工工艺.-2008,37(13):82~84根据TIG焊接和激光-TIG复合热源焊接的物理特征,建立了基于TIG焊接过程的高斯面热源模型和基于激光-TIG复合热源焊接的新型双热源模型,分析了两种焊接方法对应的热源模型的特点。在此基础上,针对AZ31B镁合金,进行了单独TIG焊接和复合热源焊接温度场数值模拟及焊缝区微观组织分析,提出了其热源模型建立过程中的参数修改建议。通...     

免示教六轴焊接机器人在输电线路铁塔塔脚焊接中的应用

针对免示教六轴塔脚焊接机器人在输电线路塔脚焊接进行工艺试验,对去除加劲板的塔脚结构部件主焊缝进行全自动GMAW。验证了焊接工艺参数,检验了焊接工件的变形、焊缝外观及焊缝尺寸。将免示教六轴塔脚焊接机器人生产效率与原手工焊进行了对比分析。研究结果表明,免示教六轴塔脚焊接机器人,在输电线路塔脚焊接中,成形良好、焊缝外观优美呈鱼鳞纹、焊脚尺寸满足要求,且效率明显高于手工焊接,对后续输电线路铁塔塔脚焊接自动化、智能化升级具有重要意义。创新点： (1)输电线路塔脚免示教六轴焊接机器人专为塔脚焊接应用场景开发,免去了繁琐的示教过程,克服了原先示教导致额示教频繁、示教时间长、操作要求高的问题。(2)在输电线路塔脚焊接中,免示教六轴焊接机器人较传统手工焊接,焊接质量更高且更稳定,可有效缓解输电线路铁塔生产企业,焊接质量波动问题。(3)免示教六轴焊接机器人的应用,为输电线路铁塔塔脚焊接自动化、智能化提供了切实可行的方案,且机器人焊接效率高于传统手工焊。通过“机器换人、机器减人”将有效缓解焊工资源日趋紧缺的难题。

     

Implementation of high speed arc welding with DE-GMAW

Modern manufacturing industry demands low cost and high efficient welding processes to remain competitiveness in the time of globalization. In this study, conventional gas metal arc welding (GMAW) was modified, a double-electrode GMAW (DE-GMAW) system is developed and DE-GMAW process is implemented through optimization of the design and process parameters and suitable selection of igniting sequence of double arcs. High speed welding tests were carried out to examine the effects of different factors on occurrence of weld formation defects. Through observing the weld bead appearance in DE-GMAW, the values of critical welding speed were determined under different levels of welding current and welding speed.     

激光+GMAW复合热源焊流体流动数值分析模型

基于FLUENT软件,建立了适用、高效的激光+GMAW复合焊流体流动数值分析模型. 将电弧热输入视为双椭球热源模型,采用基于小孔尺寸的锥体热源模型描述激光热流分布;将金属填充过程视为液态金属从熔池上部边界以一定速度流入熔池过程,并通过对液态金属流速施加时间脉冲函数,模拟熔滴的过渡频率;模型简化了小孔的计算过程,主要考虑熔池中存在的弯曲小孔对流体的影响. 利用FLUENT软件,对激光+GMAW复合热源焊熔池流体流动及小孔形态进行了模拟计算和分析. 结果表明,模型能够合理反映小孔及复合焊流体流动模式的主要特征,且提高了计算效率.     

旋转电弧GMAW焊接工艺

采用Q235低碳钢板,研究了旋转电弧GMAW焊接旋转频率和焊接速度两个工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响. 结果表明,焊接过程中飞溅随着旋转频率的增加而增多,焊缝成形不美观,当旋转频率大于70 r/min,熔滴短路过渡飞溅显著增大,焊接过程不稳定,焊接速度对飞溅影响不大;焊缝余高随旋转频率的增加先增大后维持一定值,随着焊接速度的增加而减小;旋转频率和焊接速度对焊缝熔宽的影响很小;焊缝截面积不随旋转频率改变而改变,但随着焊接速度的增加而减小;焊缝鱼鳞纹间距与旋转频率成反比,与焊接速度成正比.     

镀锌板单旁路耦合电弧GMAW高速焊接方法

为了解决镀锌板上锌层易受热烧损,无法使用大电流MIG焊接方法进行高速焊接的问题,采用了一种低热输入高效率的焊接方法——单旁路耦合电弧GMAW(DE-GMAW)用于镀锌板的焊接。搭建了该焊接方法的试验平台,对镀锌板堆焊和搭接接头的高速焊接方法进行试验研究。结果表明,通过调整旁路电流值,单旁路耦合电弧GMAW方法降低了镀锌板上的焊接热输入,并可以在大电流和高焊速的条件下实现镀锌板堆焊和搭接接头的焊接,所得焊缝成形良好,母材变形小,焊接过程稳定无飞溅。焊后镀锌层的烧损与同等热输入条件下的普通MIG焊相比明显降低,保证了镀锌板焊后的耐腐蚀性能。     

轻金属材料激光+GMAW复合热源焊接机理的研究进展

激光+GMAW复合热源焊接是近几年在国际上得到迅速发展和应用的焊接前沿新技术,是轻金属材料优质高效连接的最佳熔焊工艺.但对其内在的物理特征及其基础理论和关键技术问题还缺乏深入的研究.文中分析了激光+GMAW复合热源焊接在国内外的研究现状,并在此基础上根据作者已进行的研究,提出了当前应当重点深入研究的几个关键科学和技术问题,如激光与电弧的能量耦合机制、激光对弧焊熔滴过渡的作用机制、复合热源焊接熔池内的传热与传质、复合热源焊接冶金、焊接接头的应力-应变场与变形控制规律等.最后指出数值模拟是轻金属材料复合热源焊接基础研究的重要手段.     

基于点热源的GMAW热输入分布模式及应用

分析比较了三种基于点热源的熔化极气体保护焊(GMAW)热输入分布模式,并结合移动点热源作用下焊接温度场的瞬态解分别对其进行了计算,通过焊缝横截面熔合线几何形状计算值与实测值的比较,对三种热输入分布模式进行了评估.利用所建串热源模型模拟了Q195低碳钢和JG590低合金钢GMAW焊缝横截面熔合线的几何形状,进行了Q195钢和JG590钢的GMAW工艺试验,通过焊缝横截面熔合线的几何形状对所建模型进行了试验验证.采用计算和试验相结合的方法,分析评价了目前常用的t3/5计算公式,利用JG590钢焊接温度场的计算结果,结合JG590钢的焊接连续冷却组织转变图,成功地预测了焊接接头熔合区的组织及硬度.     

熔化极气体保护焊的直接自适应控制

焊接电流和电弧长度是熔化极气体保护焊(GMAW)焊接过程的主要状态变量,决定了熔滴的过渡过程、热量输入和焊缝成形.文中在分析GAMW焊接工艺过程的基础上,建立了焊接电流和电弧长度的数学模型,采用基于二次型性能指标的直接自适应控制算法,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度的大小,使焊接电流和电弧长度能跟踪参考模型的输出.同时,针对实际应用中难以检测的电弧长度,建立了电弧长度估计模型,实现了对电弧长度的软测量.结果表明,该算法可以实现弧长和电流的精确控制.