变极性脉冲MIG焊接工艺

直流且焊丝为正极性的脉冲MIG焊，电孤稳定，焊缝熔深大，焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌。容易产生咬边等焊接缺陷。直流且焊丝为负极性的MIG焊，电弧沿焊丝上爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，容易出现融合不良、凸焊道等焊接缺陷。变极性脉冲MIG焊，焊丝为正极性时控制焊丝熔化及熔滴过渡，焊丝为负极性时电弧沿焊丝上爬促进焊丝熔化及减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深形成浅熔深的特性，焊接薄板具有独特优势，是MIG焊的最新研究进展。     

MAG焊脉冲电流控制旋转喷射过渡

研究直流反极性脉冲ＭＡＧ焊旋转喷射过渡的熔滴过渡特性、电弧现象与焊缝成形。试验结果指出：如果选定的脉冲峰值电流值高于连续旋转喷射过渡的转变电流值，随着脉冲能量的不断增大，熔滴过渡特性将从脉冲轴向射流过渡转变为脉冲旋转喷射过渡，同时焊接电弧现象和焊缝成形等亦发生变化，例如焊缝熔宽与焊丝熔化速度会突然的增大。     

外加纵向磁场对直流正接MAG焊的研究

介绍了在纵向磁场作用下直流正接MAG焊的熔滴过渡过程,分析了磁场参数对焊接电弧、熔滴过渡、焊丝熔化特性和焊缝成形的影响规律,进而确定磁控技术在直流正接MAG焊中应用的可行性。利用纵向磁场对电弧烁亮球运动特点的控制和约束作用,降低了由于电弧烁亮球活动范围过大而引起的焊接飞溅。     

混合气体保护焊焊接过程电弧特性分析

通过焊接机器人在给定的试验条件下进行混合气体保护焊,采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并通过分析焊接过程的电弧特性找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:在给定的混合气体流量比的条件下,电弧电压会影响熔滴的过渡频率、电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等,而焊接电流则会影响焊丝熔化速度、焊缝熔敷率、过渡频率、飞溅大小、焊缝成形等。合适的焊接电流与电弧电压相匹配可以获得稳定的电弧、良好的过渡特性及美观的焊缝。     

间隙对GMAW立焊熔滴过渡的影响及温度场特性

采用高速摄像采集系统对间隙存在及变化时GMAW摆动电弧立向上焊焊接过程中的熔滴过渡行为实时图像进行采集,分析了熔滴过渡行为对电弧质量和焊接过程的影响,结合电弧质量分析仪采集的焊接电流、电弧电压概率曲线图对试验结果加以验证和补充解释,最后通过有限元数值模拟技术对GMAW立向上焊接过程数值模型进行建立,并对瞬态焊接温度场进行验证和分析. 结果表明,随着间隙的出现及尺寸的增加(0 ~ 4 mm范围内),GMAW立向上焊熔滴过渡形式由短路过渡向特殊的滴状过渡发展,模拟结果说明GMAW立向上焊热影响区具有较大的温度梯度特性.     

空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制

空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.     

FT-50S药芯焊丝工艺性能研究

研究了FT-50S药芯焊丝CO2气体保护焊在3种焊接工艺参数下的焊丝工艺性能,结果表明:小焊接参数下,FT-50S药芯焊丝发生的是短路过渡,电弧有瞬间熄弧,熔滴过渡时发生液体小桥爆炸产生大量飞溅;中等焊接参数下,发生的是大颗粒过渡,熔滴在焊丝末端长大到一定程度后重力克服表面张力过渡到熔池,产生的飞溅较小;大焊接参数下,发生的是细颗粒过渡,飞溅最小。中、大焊接参数下电弧均呈锥形,电弧稳定且扩散性好并都发生了药芯渣滴/金属熔滴分离过渡。FT-50S药芯焊丝电弧焊焊缝成形系数较大,有利于减小焊缝的热裂倾向。     

CO2气体保护焊焊丝分类和如何减少金属飞溅

（1）CO2气体保护焊按焊丝直径的不同，可分为以下三类： a．细丝CO2气体保护焊，焊丝直径小于等于1．2mm，通常采用小电流、低电弧电压的短路过渡进行焊接。这时焊丝端部的熔滴与熔池以短路接触的形式向熔池过渡。     

立向高速GMAW驼峰焊缝形成机理及抑制措施

文中运用自主研发的爬壁机器人焊接试验平台对立向高速熔化极气体保护焊(GMAW)驼峰焊缝进行试验研究。研究发现,立向上焊时,当焊接电流保持不变,焊接速度增加到某一临界值时,立向GMAW会产生驼峰焊缝缺陷。通过高速摄像可知,熔池中由电弧压力、熔滴冲击力和重力作用下产生动量很大的后向液体流是立向高速GMAW形成驼峰焊缝的主要原因;立向下焊时,因焊接方向和焊枪倾斜位置发生改变,熔池中由电弧压力和熔滴冲击力作用下产生的后向液体流流向与自身重力方向相反,使后向液体流的动量减小,可有效抑制驼峰焊缝的形成。试验表明,采用立向下焊工艺时,当焊接电流为200 A、焊接速度为2.4 m/min时,GMAW仍无驼峰焊缝产生,焊接效率大大提高。     

铝合金脉冲MIG焊参数对熔池视觉传感效果的影响

利用建立的铝合金脉冲MIG焊熔池CCD视觉传感系统,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流模式、熔滴过渡形式、焊丝伸出长度、焊枪位置和焊接电压等焊接参数对熔池视觉传感效果的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式对视觉传感效果影响最大,在合适的脉冲电流模式下,通过调整焊接工艺参数使熔滴过渡为小颗粒自由过渡,配合短弧焊接既可得到良好的焊缝质量和成形,又可保证视觉传感效果.     

Analysis of submerged arc welding process by three-dimensional computational fluid dynamics simulations

The effect of torch angle and current polarities on the convection heat transfer in single wire submerged arc welding is analyzed. To develop arc models such as arc heat flux, arc pressure and electromagnetic force, this study adopts the Abel inversion method with CCD camera images for direct and alternating current polarities. The heat transfer by molten slag from the flux consumption is considered as an additional boundary heat source in the numerical simulation. The variation of arc forces, the direction of droplet flight with polarity and the torch angle significantly affect the molten pool flow and the resultant weld beads. The simulated weld pool profiles are validated with corresponding experimental results and found to be in good agreement.     

氟化物对碱性药芯焊丝焊接工艺性能的影响

系统研究了氟硅酸钠、萤石对碱性药芯焊丝的焊接电弧稳定性、焊接飞溅、焊缝金属的脱渣性和熔滴大小的影响。研究结果表明,碱性药芯焊丝的药芯粉中含有适量的氟化物,能显著地提高碱性药芯焊丝的焊接工艺性能。     

碱性气体保护药芯焊丝工艺质量的选择与控制

介绍了碱性气体保护药芯焊丝的冶金特点、电弧行为及工艺质量,探讨了焊丝工艺质量选用原则和控制原理。结果表明,典型碱性焊丝熔渣色泽赭色泛黄、玻璃状薄渣,渣中SiO2很少,熔滴不增氧,不被细化。该类焊丝的电弧形态属于活动、连续型。焊丝熔滴过渡的基本形态是非轴向排斥滴状过渡。可以保证焊丝熔敷金属低的含氧、含氢量及较少的有害杂质,保证焊缝组织大量的针状铁素体,因而获得了优异的力学性能。焊丝工艺质量指标选择的＂合于使用＂原则,强调产品特征或用户要求。提出了减小焊接飞溅的技术路线,和保证获得优异、稳定冲击吸收能量的焊缝韧性控制原理。     

药芯焊丝电弧焊电弧形态与熔滴过渡行为的研究

基于数码照相技术研究了CO2保护气氛下,渣系和焊接参数对药芯焊丝电弧焊（FCAW）电弧形态和熔滴过渡行为的影响。研究发现,酸性及金属芯渣系药芯焊丝在所有焊接参数下电弧扩散角相差不大,碱性渣系药芯焊丝因药芯中含大量消电离元素,大焊接参数下电弧扩散角比其它两种渣系小;金属芯药芯焊丝大焊接参数下发生“半潜弧”,可见弧长显著缩短。随着焊接参数增大,酸性,碱性,金属芯药芯焊丝均依次出现如下熔滴过渡类型;短路过渡、大滴排斥过渡、细颗粒过渡,均未发生喷射过渡。     

无渣自保护药芯焊丝的“渣溅”行为

利用自主研制的无渣自保护药芯焊丝进行焊接试验,并通过高速摄影技术观察其熔滴过渡行为. 试验发现了无渣自保护药芯焊丝在焊接过程中的“渣溅”行为,“渣溅”不仅发生在渣桥上,而且还发生在熔滴表面或熔池中. “渣溅”形成的原因是:熔渣与熔融金属高温下线膨胀系数相差大,熔渣本身的体积较小,以及熔滴在过渡过程中自身快速旋转所致. “渣溅”的发生成功解释了合金元素脱氧保护之后氧化产物的去向问题,它是导致焊后焊道表面没有熔渣的基本原因.     

管道全位置自动焊机的专用电源及焊接工艺

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

碱性药芯焊丝熔滴过渡特性及工艺性分析

利用高速摄像和汉诺威弧焊分析仪,在富氩气体保护条件下,在不同的焊接参数下对3种碱性药芯焊丝样品进行了测试和分析. 结果表明,较小焊接参数时,熔滴过渡形式为粗熔滴排斥过渡,电弧稳定性差,飞溅大;随着焊接参数的增大,熔滴过渡逐渐转变为细熔滴过渡,过渡过程趋于稳定. 熔滴受到较大的排斥力以及熔体的表面张力大是造成大颗粒飞溅的主要原因,较长的渣柱对熔滴过渡具有导向作用,细化熔滴和形成稳定、较长的渣柱是改善碱性药芯焊丝工艺性的重要途径.     

全位置MAG焊缝成形控制技术及研究进展

以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象,在摆动激光焊接研究基础上,对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究,分析焊接熔池动态特征,优化各位置区间工艺参数,进而实现管道全位置激光焊接. 结果表明,摆动激光束周期性的作用于填充焊丝,产生的反冲压力能够促进熔滴过渡,使得焊丝始终以“液桥”形式向熔池过渡;同时摆动激光增强了熔融金属侧向流趋势,提高熔池界面表面张力,削弱空间多位置下重力对熔池形貌的影响,保证各空间位置熔池均能稳定存在,焊缝成形连续均匀.     

药芯焊丝的加热数学模型与加热动力学

建立了药芯焊丝伸出长度上的加热数学模型,对不同焊接工艺参数下药芯焊丝伸出长度上的温度进行了测量和理论计算。对于直径为φ１．２ｍｍ的细直径药芯焊丝,电阻热使药芯焊丝的伸出长度被加热,电弧热的主要作用是使焊丝熔化和熔滴过热,药芯粉的分流作用和电弧热对药芯焊丝的加热灵堂模型的影响很小,故药芯粉的分流作用、电弧热可以忽略不计。用差热、热重法分析了药芯焊丝伸出长度的加热动力学,在加热阶段,电阻热主要使氟化物