TIG焊接过程中熔池对流形式的示踪分析

为验证传统钨极惰性气体保护焊接过程和双层气流保护焊接过程的熔池表面对流形式,确定双层气流保护焊接方法的熔池深度增加机理,试验研究以钨颗粒为示踪相,焊前将300～500μm的钨颗粒均匀涂覆于焊件表面,同时在熔池底部两侧插入钨板,将焊接熔池中心区域和边缘区域阻隔开.传统钨极惰性气体保护焊接方法在熔池表面产生外向对流,钨颗粒...     

摆动TIG焊搭接坡口数学建模与仿真

针对搭接坡口的特点,在摆动TIG焊搭接坡口电弧扫描的数学模型中采用电弧圆柱体体积的变化信号作为系统的输入信号,从而建立了系统的整体仿真模型.在保证工艺参数不变的情况下,比较分析了该模型的仿真结果与传统的利用焊枪高度变化为输入的模型的仿真结果以及实际的焊接波形之间的差异.结果表明,仿真结果与试验结果相吻合,证明该模型比传统的模型更为精确,更能反映实际情况.对搭接坡口的焊缝跟踪系统研究有一定的指导意义.     

基于激光视觉的铝合金TIG焊背面熔宽控制技术研究

TIG焊熔透控制技术是焊接领域研究的热点技术之一。文中采用激光视觉传感器,对铝合金TIG焊背面传感熔宽控制技术进行了试验研究,开发了基于PD的控制算法,实现了6 mm厚铝合金变散热梯形试板的焊接。试验结果表明:控制后的焊缝背面熔宽均匀一致,解决了熔透控制中热惯性等关键技术,为在工业生产中普及应用奠定了基础。     

不同焊接工艺下2219铝合金TIG焊接头性能分析

针对2219铝合金的对接TIG焊,采用单面两层焊和两面三层焊的工艺方法开展了对比试验,分析了焊接接头形貌和组织性能。研究结果表明,两种工艺方法均可以获得良好的焊缝成形,力学性能满足结构设计要求;两面三层焊比单面两层焊的焊接接头抗拉强度和断后伸长率的平均值分别提高了1.7%和33.3%,抗拉强度基本相同,断后伸长率得到了大幅提升;相比于单面两层焊,两面三层焊的背部封底焊接增加了背部焊缝宽度,背部熔合线的形状以及与水平方向的夹角都发生了变化;两种工艺方法的焊接接头各区域组织特点鲜明,相同区域的微观形貌相差不大;在焊缝背部相同位置,两种工艺方法的硬度值曲线走向趋势相同,封底焊增大了过时效软化区的宽度,提高了焊接接头的断后伸长率。     

双层气流保护TIG焊接方法

介绍了一种双层气流保护TIG焊接方法,它适用于TIG焊接过程,解决现有普通TIG焊接熔池深度较浅和混合气体保护下钨极易氧化烧损的问题.该焊接方法将传统单一气体通道的TIG焊枪改造设计为双层气体通道,内层气体为纯惰性气体,保护电极,外层为惰性气体和活性气体的混合气体,向熔池过渡活性组元,改变熔池传热对流模式,增加熔池深度.结果表明,双层气流保护TIG焊接方法可使TIG焊熔池深宽比较普通弧焊深宽比增加2～3倍,同时避免了钨极氧化烧损,延长使用寿命.     

汽车用铝合金TIG焊接工艺

针对厚度为3mm的6061和6101铝合金板材进行TIG焊接试验研究,分别采用四种不同的填充材料进行焊接,并分析焊接接头力学性能和显微组织。研究结果表明:所有接试验力学性能均低于母材,采用ER5356焊丝的焊接接头抗拉强度达到母材的63.2%,断后延伸率为母材的62.5%。测试焊接试样各区域的显微硬度,显示焊缝区域硬度高于其他部位。采用ER5356焊丝和ER4043焊丝的焊接接头,在焊缝区域可见晶界清晰的等轴晶粒,其热影响区的晶粒较粗大。通过对比分析显微组织和力学性能,四种填充材料中,ER5356适合作为汽车用6101和6061铝合金板材的焊接填充材料。     

H2S溶液中316L不锈钢TIG焊接头的腐蚀性能

文中通过极化曲线、交流阻抗、Mott-Schottky曲线、浸泡腐蚀试验等方法对316L奥氏体不锈钢TIG焊接头各区域在不同浓度H₂S溶液中的耐蚀性能进行了研究.极化曲线及交流阻抗结果表明,随着溶液中H₂S浓度的升高,焊接接头各区域的耐蚀性明显降低.另一方面对于相同浓度的H₂S溶液,316L基体的耐蚀性最好,其次是热影响区,焊缝区的耐蚀性最差.Mott-Schottky曲线结果表明,焊接接头在H₂S溶液中的表面钝化膜形成p-n结结构,掺杂浓度高达1022 cm-3,且掺杂浓度随H₂S浓度升高而增大,致使钝化膜防护性能降低.     

镁合金交流TIG和脉冲TIG组织性能分析

采用交流TIG和交流脉冲TIG两种焊接方法焊接变形镁合金AZ31B板材,利用高速摄像机和红外热像仪研究稳定焊接过程中的电弧形态和焊接温度场,观察焊接接头的微观组织并进行力学性能拉伸试验.发现脉冲焊接在峰值电流加热时的电弧形态明显大于交流TIG焊接时的电弧.对比焊接温度分布曲线可以看到,脉冲焊接时熔池两侧区域的冷却速度更快.脉冲焊接接头的热影响区更窄,而且晶粒更细小均匀.拉伸结果显示交流脉冲TIG焊接接头强度高于交流TIG焊接接头强度.     

A study on twin-tungsten TIG welding method

A new twin-tungsten TIG （T-TIG） welding method was studied. This method differs from the conventional TIG method, it places two electrodes insulated from each other in the same welding torch, and a coupling arc is generated from the two electrodes. The coupling arc pressure was measured and preliminary welding experiment was made. The results show that the coupling arc can keep arc pressure at a low level compared with conventional TIG arc, and welding can be achieved under higher current and high travel speed with sound appearance of weld. Therefore, this new method can applied widely in high effwiency welding.     

基于光谱诊断的氩氮TIG焊电弧物理特性分析

混合气体保护焊能够提高焊接质量及生产效率,由于混合气体保护焊电弧成分复杂多变,对其物理性能等的研究具有一定的难度. 文中以氩氮混合气体钨极惰性气体保护焊（TIG焊）电弧为研究对象,采用双电荷耦合元件（CCD）电弧光谱图像采集试验系统,获取氩氮混合气体TIG焊电弧Ar I及N I的特征谱图像的动态分布;结合双元素双组分标准温度法对不同浓度（50%Ar + 50%N₂,80%Ar + 20%N₂及100%Ar）的氩氮电弧进行光谱诊断. 结果表明,电弧半径最高收缩50%左右,温度最高升高12%. 通过对氩氮电弧物理性能的定量分析为研究混合气体保护焊焊缝成形的本质奠定了理论基础.     

自动TIG堆焊熔敷铜熔池图像视觉检测试验

提出了近红外波段取像的思路，设计了基于不同取像机理的两种复合窄带滤光系统，在脉冲TIG焊的电弧加热下，采用普通CCD传感器从正面对重熔自动TIG堆焊铜熔池进行了传感采集，对1064nm、980nm、520nm和405nm滤光条件下的取像结果进行了比较分析，找到了相对较好的取像窗口，获得了清晰的铜熔池图像。由传感试验结果得出，采用TIG弧热源，近红外波段易于获得较清晰的熔池图像；脉冲TIG弧基值期间利用四种滤光波段都可获得清晰的熔池图像。并对重熔自动TIG堆焊铜熔池的特征和熔深的控制进行了分析和试验研究。     

铝合金双丝MIG焊熔池图像采集与处理

针对铝合金双丝熔化极氩弧焊,分析研究了电弧弧光辐射和熔池视觉传感的特征,结果表明,双丝电弧辐射更强,采用近红外窄带滤波传感熔池视觉传感双丝熔池相对易于提高信噪比,在10～35 mm厚LY12和7A52铝合金V形坡口对接焊缝工艺试验的基础上,采用980 nm窄带滤波和合适的减光系统获得了较为清晰的铝合金双丝熔池视觉图像,分析了双丝熔池视觉图像特征,采用自动阈值分割等方法设计了计算机图像专用处理软件,获得了准确的双丝熔池边界及几何参数,为基于熔池视觉的铝合金MIG焊质量控制打下良好基础.     

电弧力对TIG焊接熔池液面形态影响的数值模拟

在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响.得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随电弧力大小变化的规律.结果表明,在熔池形状一定时(正面、背面熔化区域半径和板厚一定),电弧力的作用深度增加会引起熔池上、下液面和固液面的表面积均增加,其中电弧力的大小对TIG焊接熔池的上液面影响程度大于下液面.这些分析结果为探讨TIG焊接熔池的各类问题提供了基础.     

电弧作用下熔透型TIG熔池液面行为的数值模拟

在正面熔化半径RZ和板厚h一定的条件下,基于对有电弧作用的熔透型TIG焊接熔池三维液面行为的分析,获得了不同背面熔化半径RB的熔池三维形状模型,利用有限元分析软件surface evolver进行数值模拟,研究了电弧对熔透型TIG焊接熔池液面的影响.结果表明,电弧的作用与否对熔池下液面的大小和形状无显著的影响;在背面熔化尺寸较小时(RB≤2.5 mm附近),电弧对上液面特征量有较大作用;电弧的作用从整体上是使熔池上液面压低.在从脉冲基值过渡到脉冲峰值期间,电弧电压(或弧光光强)增加的部分是由电流增加和熔池上液面被压低两部分引起的.     

Visual sensing and morphological image processing of weld pool in laser spot welding

A visual sensing system was established to monitor the weld pool in laser spot welding.The top-hat and bottom-hat transformation algorithms based on mathematical morphology were used to compensate for non-uniform contrast of weld pool edge.Moreover,the canny edge detector was applied to extract the weld pool profile.The edge detected results show that the morphological operation is obviously superior to the traditional contrast enhancement method.In addition,the combination of dilation and erosion was applied to eliminate the irrelevant edge details,and the smooth weld pool edge was acquired.Based on the image processing technology described above,the dynamic process of weld pool diameter during laser spot welding was obtained.     

Weld pool vision sensing and image processing for GMAW

It is difficult to acquire satisfied weld pool image by CCD sensor during gas metal arc welding(GMAW), for arc disturbs violently, welding current is great and working frequeacy is high. By using CMOS vision sensor to GMA W process, the vivid weld pool image is collected at any time, furthermore, whose gray compression ratio is controllable by sensor hardware circuit developed. Acquired weld pool image is firstly pre-processed by using Wiener filter and Ostu threshold segmentation algorithm. Subsequently separation between weld pool intage and cathode mist region is conducted by means of mathematical morphological algorithm, and the edge of weld pool image is extracted by using Prewitt algorithm.     

单电弧TIG焊咬边影响机理的数值模拟研究

避免咬边是提高焊接速度的关键问题.通过对TIG焊温度场进行数值模拟,找到TIG焊在不同焊接速度时熔池成形规律.研究表明:焊接熔池中熔宽最大的位置滞后于熔深最大的位置,影响咬边产生的关键在于动态深宽比.在对模型校核的基础上,从动态深宽比的角度分析了TIG高速焊接时的咬边问题,指出在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度的提高,熔深和熔宽都将减小,但熔深减小更多,所以动态深宽比减小,熔池表面张力向内的合力增大,容易产生咬边.即使在保证熔深相同的前提下,随焊接速度的提高,熔池的动态深宽比也会越来越小,导致咬边倾向增加.     

基于视觉的激光深熔焊熔池检测及图像处理

针对不锈钢材料Nd：YAG固体激光深熔焊接,在充分分析熔池辐射光谱特征的基础上,并考虑同轴检测的技术特点,设计了熔池辐射光和YAG激光的传输与分离机构,优选了合适的半透半反镜片、窄带滤光片、中性减光片和变焦镜头等光路系统组件,成功构建了面向Nd：YAG激光深熔焊接的同轴视觉检测系统,获得了清晰的熔池区图像.针对拍摄到的...     

SiO2活性剂对不锈钢钨极氩弧焊电弧现象的影响

通过研究SiO2活性剂TIG焊焊接不锈钢过程中电弧形态、电弧电压及焊缝几何形状的变化,分析了SiO2活性剂钨极氩弧焊电弧等离子体形态、电弧空间电场强度、电弧温度、电弧电流密度及电弧力的影响.结果表明,SiO2活性剂使TIG焊电弧等离子体收缩,加热区域及电弧力更加集中,同时电弧空间电场强度、电弧温度及电流密度显著提高,导致焊缝几何形状变化,但焊道熔宽未发生明显变化.     

双钨极氩弧焊工艺及焊缝成形机理分析

针对3 mm和4 mm厚度低碳钢板,对双钨极氩弧焊的焊接工艺进行了研究.与常规钨极氩弧焊的对比分析表明,由于双钨极氩弧焊降低了电弧压力,提高了焊丝的熔敷率,因而在大电流高速度焊接时,极大地减少了凹坑、咬边等缺陷,实现了良好的焊缝成形,从而改善了常规钨极氩弧焊不适合大电流高速度焊接的不足,拓宽了钨极氩弧焊的使用范围,提高了焊接生产率.此外,在焊接试验的基础上,进一步对双钨极氩弧焊降低电弧压力、减少焊接缺陷的机理进行了分析.