高速MAG中厚板打底热源有效利用率的优化研究

基于厚板MAG高速焊接热源有效利用率低的问题,本文采用double-MAG焊接技术对20 mm厚Q235钢板进行打底焊工艺试验,以热源有效利用率为衡量标准,利用田口法对影响焊接质量的4个工艺参数(焊接电流、焊丝伸出长、保护气体流量、根部间隙)进行优化设计。通过信噪比分析,获得最佳工艺参数,并进行方差分析,结果表明:焊接电流和焊丝伸出长对热源有效利用率影响较大,在最优工艺参数下试焊,焊缝成形质量良好,经无损检测无气孔、裂纹缺陷;拉伸断口位于母材处,表明焊缝抗拉强度符合性能要求。     

焊接热源模型的研究进展

概述了焊接温度场计算中热源模型的发展。主要论述传热学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式及高斯分布函数的基础，引出的激光焊解析模式、分段移动热源模式、串热源模式、半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。     

焊接热源对钢结构焊接应力的影响

基于Von Mises屈服准则和线性等向性硬化准则,采用相关的弹塑性本构方程建立了TIG焊接不锈钢316L动态模型,研究了不同焊接热源模型对焊接过程中温度和残余应力分布的影响规律。结果表明,双椭球模型中的等温线更倾向于长条形,沿焊缝方向温度梯度较小;3D锥形高斯热源的等温线相对更圆,沿焊缝方向温度梯度更大;两种热源模型对横向残余应力和纵向残余应力的分布规律影响不大。     

复合热源焊接技术的发展

扼要介绍了七种复合热源焊接的新方法，并就其焊接特点，应用情况及发展前景作了论述。     

焊接热源计算模式的研究进展

总结了计算焊接温度场过程中焊接热源模式的改进过程。首先讨论了传播学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、以及能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式,以高斯分布函数为基础,引出了半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。并对比了不同热源分布函数对计算结果的影响,讨论了不同焊接计算过程中对热源函的选择。结果表明,通常的工程运算仍可采用解析模型函数进行化计算,高斯分布函数、半球能量密度分布函数、椭球能量密度分布函数常应用在有限元计算过程中,但由于未精确考虑电弧对熔池的冲击作用,在熔池附近有一定误差,而双椭球能量密度分布的热源模式,不仅可以处理一般的电弧总力小的焊接热源,也可以处理具有强烈穿透作用的激光焊和电子束焊过程的焊接热源,进一步提高焊接热源循环的计算精度。     

激光-同轴电弧复合焊接热源焊接

在建立和研究空心钨极电弧的基础上，对激光－同轴电弧复合焊接热源焊接特性进行了深入研究，试验结果表明，激光与电弧相互作用增强的效果十分显著，采用同轴电弧作为辅助热源增大焊接熔深的效力优于激光－旁轴电弧复合焊接热源焊接效果，在试验的基础上，得到了激光－同轴电弧复合焊接热源焊接熔深的变化规律。     

激光一同轴电弧复合焊接热源焊接

在建立和研究空心钨极电弧的基础上，对激光一同轴电弧复合焊接热源焊接特性进行了深入研究。试验结果表明，激光与电弧相互作用增强的效果十分显著，采用同轴电弧作为辅助热源增大焊接熔深的效力优于激光一旁轴电弧复合焊接热源焊接效果。在试验的基础上，得到了激光一同轴电弧复合焊接热源焊接熔深的变化规律。     

大型复杂结构件高效焊接热源

文中基于分段化思想,建立了以焊缝等效温度为控制参数的分段移动温控型体热源模型,并利用Q345B平板对接焊模型对其进行模拟验证. 同时以计算时间、计算精度为基准,基于不同网格尺寸,对分段移动温控型热源、逐点移动双椭球体热源、分段移动双椭球体热源三种热源模型的计算效率进行对比分析. 结果表明,文中提出的分段移动温控型体热源模型所获得的残余应力和变形与逐点移动双椭球体热源模拟结果趋势一致,其计算精度与分段移动双椭球体热源相当,但计算效率更高,在复杂结构件上的使用效果更突出.     

激光-电弧复合热源焊接

在激光热源的基础上复合电弧进行焊接，可以降低焊接成本，提高焊接效率。本文综述了激光—电弧复合热源焊接国内外研究的现状，对旁轴式和同轴式两种复合方式进行了分析比较，并展望了该技术的发展前景。     

铝合金LB-VPPA复合焊接热源特性

以Al-Mn系铝合金LB-VPPA(laser beam-variable polarity plasma arc)复合焊接热源特性为研究对象,采用Y4-S2型高速摄像仪和汉诺威焊接质量分析仪分别研究了LB-VPPA复合热源焊接过程中的电弧形态的变化、焊接电流、电压的特征信息. 结果表明,激光对VPPA焊接电弧有吸引作用,并且与VPPA正、反极性作用机理不同. 正极性阶段发现激光被压缩于VPPA电弧内部且作用于电弧根部,而反极性阶段在VPPA电弧上方会出现一个等离子体柱. VPPA焊电弧根部等离子体对激光的逆轫致辐射吸收,电弧因温度升高而膨胀导致其横截面积变大;同时引入激光为VPPA焊接电弧提供了大量自由电子,电流密度增加、导电性增强、电导率提高、电阻减小,导致电弧电压下降了约3~4 V. 随着激光功率的增加,激光对VPPA电弧作用效果明显增强.     

正态分布焊接热源集中系数的确定和研究

本文利用有限厚度无限大平板的三维焊接温度场计算公式,通过最小二乘法使计算的热循环曲线与实际的热循环曲线最佳逼近,推导出了焊接热源集中系数K 的新的试验-计算方法。实践表明,这种方法不但简单、可靠,而且实验条件也不苛刻。本文还建立了给定规范下焊接热源集中系数K 与焊接电流的关系曲线,并对曲线进行了分析。     

非线性焊接热传导的有限元分析和计算

焊接温度场的数值计算,近年来取得不少进展,但其中大多是采用线性有限单元方程或差分方程求解的。本文对非线性的热传导问题进行了有限元分析,建立了焊接温度场的计算模型,编制了相应的计算机程序。该程序考虑了材料热物理性能随温度的变化以及表面的散热情况,并可以进行固定热源或移动热源、薄板或厚板、准稳态或非准稳态二维温度场的有限元分析。文中就固定热源或移动热源薄板对接焊等几个具体实例进行了有限元分析。结果表明,考虑热物理性能随温度的变化以及表面的散热条件能使计算精度得到提高。并且还表明,只要选取合适的计算模型尺寸,焊缝及近缝区的温度分布便可趋向于准稳定状态。     

激光深熔焊接热源模型的研究进展

综述了激光深熔焊接热源模型的研究现状与进展.介绍了三种解析解热源模型.重点论述了数值解热源模型的发展过程,分析了其优点与局限性.     

Z-80单板微处理机控制的晶体管弧焊电源

所研制的Z-80单板微处理机控制的晶体管弧焊电源,由于将计算机引入“QH-ARC 焊接电弧控制法”,所以只要改变软件程序,就能获得不同的特性.本文列出了系统的硬件结构简图,分别介绍了自行扩展的接口电路元件的某些性能及其逻辑电路,如A/D、D/A 转换器、PIO、电子开关等。论述了系统各环节放大倍数的设计方法,讨论了测量环节A/D 元件的“转换当量”对系统精度的影响.利用了采样周期T=100μs 的非线性离散控制.介绍了带门限值的P、PI 离散调节方案,以及恒流、恒压、双阶梯形静态外特性的实验结果.结果表明,在恒值调节系统中,可获得误差为±1 bit 的静态精度及满意的动态品质.它使弧焊电源的控制更加精确、灵活,是实现焊接过程高水平自动化的重要途径。     

垫板散热条件对带热沉TIG焊焊接应变的影响

采用切条应力释放法研究了垫板的散热条件对钛合金薄板带热沉TIG焊焊接变形的影响。研究结果表明：钛合金TIG焊焊接过程中辅以导热能力强、散热条件好的垫板,可以减小近缝区纵向残余塑性应变的大小,改善纵向残余塑性应变的分布;随着垫板散热能力的降低,带热沉TIG焊缩小纵向残余塑性应变区的能力增强;采用散热条件好的铜垫板进行带热沉,TIG焊控制变形的效果较好。     

MATHEMATICAL SIMULATION OF HEAT AND MASS TRANSFER IN PULSED ARC WELDING BY MELTING ELECTRODE

1.~nonTherearealargenumberofinvestigationswhichhavebeencarriedouttOdescribemathematicallythe"powersource--weldingarc"systeminweldingwithsyst6thaticshort--circuitingofthearcgapusingthemeanparametersofthecondihons.However,theydidnotreflectthetechnologicalstabilityoftheprocess,becauseadeviationofoneoftheseparameterswithinthelicitsofaseparatedricrocycleleadstoitsdisrUPtion.Inparticulax,whenweldingindifferentspatialpositions,thedeviationresultinginanincreaseofaspecificparameter,suchasthepeakshort-…     

用可变长度热源模拟奥氏体不锈钢多层焊对接接头的焊接残余应力

采用可变长度热源模型对奥氏体不锈钢平板多层焊对接接头的残余应力进行了数值模拟,同时也用实验方法测量了平板对接接头上下表面的残余应力,通过比较由热弹塑性有限元计算得到的残余应力与由电阻应变片法测量得到的实验结果得知,采用该模型对多层焊对接接头残余应力的数值模拟,不仅可以大大缩短计算时间,也可以得到较高的计算精度。     

换热器高压外壳的焊接

介绍了换热器高压壳体环缝的预热焊丝窄间隙埋弧焊、冷裂纹及再热裂纹敏感性较大的厚大锻件２０Ｍｎ封头下２０ＭｎＭｏＮｂ底部四通的焊接及密封阀座斯太利硬质合金堆焊的工艺。