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。     

Nd：YAG激光-脉冲MAG复合热源焊熔滴过渡分析

采用高速摄像技术拍摄熔滴形成、长大及脱落的过程,观测并分析激光加入对电弧焊熔滴过渡的影响.结果表明,发现激光改变了熔滴的空间飞行轨迹、过渡稳定性、熔滴过渡模式.并从熔滴受力角度建立了脉冲MAG焊接熔滴力学模型,分析了激光加入后熔滴受力状态的改变情况.分析发现复合激光后,脉冲MAG熔滴还受到额外两个力的作用,即激光小孔产...     

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.     

铝合金脉冲MIG焊接熔滴过渡行为的声发射信号时频域表征

通过在线检测铝合金脉冲MIG焊接过程的结构负载声发射信号,研究熔滴过渡模式和行为的时频域表征.结果表明,熔滴过渡声发射信号波形以及熔滴过渡声发射事件的有序性和周期性可以反映脉冲MIG焊接过程熔滴过渡的稳定性和周期性.随着脉冲频率和焊接热输入的增大,熔滴过渡模式由短路过渡转变为射滴过渡,过渡熔滴体积得到逐步细化,表现出递减的声发射能量释放特征.当熔滴过渡为短路过渡模式时,熔滴过渡声发射信号的频域范围较宽,且较为集中在高频部分;当熔滴过渡为射滴过渡模式时,熔滴过渡声发射信号的频率分布范围更窄,且集中在低频部分.随着熔滴过渡模式由短路过渡模式逐渐转变为射滴过渡模式,由熔滴过渡引入的能量变化呈现出先减小再增大的趋势.     

智能控制MIG焊熔滴过渡

本文首次提出智能控制（模糊控制）方案对ＭＩＧ焊熔滴过渡进行在线实时控制。基于ＦＵＺＺＹ控制理论和工艺实验研究结果，对自适应模糊控制进行硬、软件系统设计。焊接试验表明，此方案是可行的。     

高气压环境下脉冲电流控制对熔滴过渡的影响

高压环境对焊接电弧和熔滴过渡有很大的负面作用,试验以脉冲MIG焊电流电压波形、U-I相图和熔滴过渡图为主要评价手段,分析了压力环境对脉冲MIG焊的影响规律,总结了脉冲峰值电流和脉冲基值电流的优化对焊接电弧和熔滴过渡稳定性的改善作用. 结果表明,压力环境使电弧燃烧激烈,熔滴过渡不稳定. 脉冲峰值电流的优化能有效提高高气压环境下焊接电弧和熔滴过渡的稳定性. 相比之下,脉冲基值电流的优化虽然对电弧燃烧的稳定性有积极作用,但是效果相对较小. 高压环境下脉冲电流的优化为焊接的稳定性提供有效的技术手段.     

熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的分析

采用数字图像处理技术,对熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的高速摄像图片进行了处理,提取了熔滴的边缘轮廓并获得了熔滴质心的变化坐标,得到了熔滴滴落过程中速度变化曲线. 结果表明,熔滴在弧柱区的滴落过程为匀加速,而在近阴极区和近阳极区却是减速的,且近阴极区减速幅度较大;并对熔滴在弧柱区的受力过程进行了定量分析,其主要受到等离子体流拉力和重力的作用,以及对近阴极区进行了相关的定性分析,其速度的减小主要是因为金属熔池蒸气反力的阻碍作用和等离子体流拉力的减小,理论分析与试验结果较为吻合.     

电弧焊熔滴金属中夹杂物形成的冶金机制

以实验室自行制作的两种氧化物渣系烧结焊剂对电弧焊熔滴金属中夹杂物形成机制开展研究.作者通过设计出熔滴金属快速提取的试验方法,对提取出的熔滴金属用LECO氧氮分析仪进行氧含量测试、用镶嵌熔滴法分析夹杂物分布及尺寸特征、用扫描电镜配合能谱仪观察分析夹杂物微区形貌及成分.结果表明,熔滴金属内部夹杂物随焊渣碱度的增大呈细小均匀分布规律,构成夹杂物的元素与焊渣成分具有异同的成分特征,主要由Si,Mn,O元素组成.夹杂物形成机制主要通过钢-渣界面冶金化学反应及内部体扩散形成内生夹杂物.利用夹杂物诱发针状铁素体形核(可通过控制焊渣碱度大小进而有效地控制夹杂物尺寸),使其对焊缝固态相变产生积极的影响.     

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.     

脉冲熔化极气体保护焊熔滴过渡电信号特征及建模

脉冲熔化极气体保护焊(GMAW-P)熔滴过渡形式对焊接质量有着重要的影响,同时脉冲参数是影响GMAW-P熔滴过渡行为的主要参数.利用高速数字摄像技术,记录熔滴过渡过程,同时采集焊接过程的电流、电压信号,并将各个信息传输到PC机中,实现数据的保存.综合分析熔滴过渡图片与对应的电信号的关系,提取了GMAW-P熔滴过渡过程特征电信号.通过统计分析建立了GMAW-P熔滴过渡逻辑回归模型.结果表明,此模型预测熔滴过渡的正确率达93%,为实现一脉一滴最佳脉冲熔滴过渡形式闭环控制开辟了新的途径.

Abstract：

Metal droplet transfer mode which is influenced by the pulse parameters such as pulse current ( I_p ) , pulse time ( t_p ) , base current ( I_b ) and pulse frequency (f) has play an important role in the weld quality. An experimental system based on the Lab VIEW virtual instrument and high speed photography technology was developed to sample the transient electrical parameters and record the images of droplet transfer process simultaneously. A transition voltage U_(dd) in the pulse voltage drop edge of electrical waveform was discovered according to analysis of synchronous electric and image signals. The relationship between the metal transfer mode and the slope of the transition voltage was proposed. The result of experiments shows that the model can be used in closed-loop controlling of one droplet per pulse transfer mode and also can help for optimizing the welding parameters.     

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.     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.     

脉冲MIG焊熔滴过渡中值波形的控制策略

针对脉冲MIG焊熔滴过渡过程的控制，提出中值波形控制策略的新工艺方法，详细阐述了中值电流及中值时间对焊接过程熔滴过渡的影响规律。采用中中值波形控制方法对钢进行焊接试验，确定了最佳的中值电流和中值时间。试验结果表明，中值电流较小时出现瞬时短路，中值电流较大时失去了中值阶段的作用，中值电流为一理想值时焊接效果较好。在确定了中值电流给定为理想值的基础上，得到了中值时间为一理想值时焊接效果较好，中值时间较小时不会过渡熔滴，而中值时间较大时会在中值阶段过渡多个熔滴的结果。     

激光-MAG复合焊熔质分布与熔池流动特征

采用扫描电子显微镜和高速摄像机分析了CO2激光-MAG电弧复合焊接焊缝中熔质元素的分布规律,以及复合焊熔池的形成过程与熔池内熔质分布的关系.熔质分布与熔池的流动状况及元素添加位置密切相关,其决定因素是激光与电弧两热源间距变化引起的熔池流动特征变化.激光匙孔强烈的波动和熔体紊流可以使熔质分布均匀化,但低熔点金属形成的等离子蒸气冲击力会使熔质在焊缝中形成局部区过度富积,而激光束流的扫描和搅拌可进一步促使熔质元素分布均匀化.当光丝距离为3 mm、元素添加位置距表面1.0 mm时,熔池中添加元素含量较高并且分布最为均匀.     

铝合金三元气体保护焊温度场及接头组织特征

针对铝合金三元气体保护焊力学性能提升原因分析的需求,使用测温系统采集铝合金纯氩气体保护、三元气体保护焊接的热循环曲线,分析焊接温度场特征的差异. 研究发现三元气体保护焊温度场更加集中,峰值温度更高,降温速率更快. 对纯氩气体保护、三元气体保护焊接头进行染色法观察发现,三元气体保护堆焊时晶粒更大,气孔率更低;对接焊时,三元气体保护焊接头的半熔化区存在晶界液化现象,三元气体保护焊的晶界液化现象更加严重,半熔化区宽度更窄. 结果表明,焊接温度场是引起焊接接头力学性能提升的根本原因.     

基于Surface Evolver的小电流CO2焊熔滴自由过渡的数值模拟

为实现小电流CO2焊熔滴自由可控过渡,需对此条件下熔滴的受力状态和临界过渡尺寸及其影响因素进行研究.为此在主要考虑斑点电磁阻力、重力和表面张力的前提下,建立了基于Surface Evolver的CO2焊熔滴形态的数值模型,依据能量最小原理仿真获得了静力平衡状态下自由过渡熔滴的形态.进而重点研究了斑点电磁阻力对熔滴过渡临界尺寸的影响.结果表明,电流负脉冲可消除斑点阻力使熔滴由托起状态转为自然下垂,为下一步实现附加外力小电流的熔滴自由过渡提供了依据.     

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。     

电弧声与铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡的相关性

对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等信号处理方法对不同熔滴过渡方式下的电弧声信号进行了分析.三种方法的分析结果均表明熔滴过渡为短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、和射流过渡时焊接电弧声具有不同的特征,证明利用电弧声能够对铝合金脉冲MIG焊过程中出现的不同熔滴过渡进行有效地区分.为铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡稳定性实时控制和检测提供了一种有效的手段.     

受控短路过渡CO2焊焊接电流波形参数优化

对于波控短路过渡CO₂焊,电弧峰值电流I_pa,电弧基值电流I_ba以及由峰值电流切换到基值电流所用的时间(拖尾时间t_w)等电流波形参数是可调的,它们对过渡稳定性和焊缝质量具有很大影响,利用正交试验,对不同送丝速度下电流波形参数进行了优化.结果表明,电弧峰值电流的影响最大.送丝速度为320 cm/min时,电流波形参数I_pa,I_ba和t_w无论如何调整,飞溅率均在2.5%以上,焊缝表面质量差;送丝速度为360~400 cm/min时,最优电流波形参数为:I_pa=440 A,I_ba=50 A,t_w=0.6 ms.而在400 cm/min的送丝速度下,在宽广的电流波形参数范围内(I_pa为440~480 A,I_ba为30~50A,t_w为0.6~0.8 ms)均可获得飞溅率极低、焊缝表面质量好的稳定焊接过程.     

DP590钢两道次焊接温度场数值模拟与试验验证

针对汽车用材DP590钢,采用有限元技术,运用参数化编程语言和生死单元技术,对该钢的二氧化碳气体保护单面双道焊接进行数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下的焊接试验结果比较.结果表明,用有限元数值模拟方法得到的温度场分布规律与实测温度值基本一致;后道次的热循环对热影响区的组织有较大影响;由于再热温度对两道次焊接过程有较大影响,后道次开始焊接温度控制在200℃左右对DP590两道次焊接过程比较合理.