自保护药芯焊丝全位置焊接电弧稳定性分析与评价

采用高速摄像仪和汉诺威弧焊质量分析仪对三种市售X70管线用自保护药芯焊丝全位置焊接的熔滴过渡及电弧稳定性进行观察分析.结果表明,全位置焊接电弧稳定性为1号焊丝最好,3号居中,2号最差;电流变异系数比标准差更能准确地反映电弧稳定性;单凭平均短路时间不能作为判定电弧稳定性的依据,必须结合短路时间频次分布图才有意义;短路过渡时电弧电压概率密度分布为双驼峰形状,双驼峰处曲线的概率密度分布及整条曲线的收敛情况可作为评定电弧稳定性的重要参考依据.     

φ3.2药芯焊丝自保护堆焊工艺过程控制

对φ3.2 mm药芯焊丝自保护堆焊的短路过渡焊接工艺过程控制进行了研究。首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括 IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等。然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对φ3.2 mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化。试验结果表明：通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了φ 3.2 mm自保护药芯焊丝堆焊的焊接电流范围。     

氟化物对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响

为了改善自保护药芯焊丝的焊接工艺性能,采用了高速摄影、水中收集熔滴、焊接飞溅测试等试验方法,研究了渣系组分中氟化物对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响规律.研究结果表明:随着药芯中CaF2含量的增加,电弧形态由扩散型转变为集中型,电弧稳定性逐渐恶化;在药芯中用一部分的Na2SiF6代替CaF2,可以提高电弧稳定性,改善工艺性能.综合考虑氟化物对电弧稳定性的影响,药芯中选用CaF2 45%～47%,Na2SiF6 3%～5%较为合适.     

一种新型厚壁全位置药芯焊丝自保护焊

针对大口径厚壁管道的焊接,采用自行研制的全位置焊接机器人,研究和设计了一种新型厚壁全位置药芯焊丝自保护焊的工艺流程.根据该工艺流程,通过编写控制程序和示教,管外壁采用向上焊,管内壁采用向下焊的焊接工艺进行了试验.试验表明,随着焊接角度的增加,焊接电压逐渐增大,但增加幅度变小;焊接角度较小时,焊枪的角度也应较小,对应的机器小车行走速度可以适当增加.试验结果表明,该种焊接工艺完全适用于大型厚壁管道的自动化焊接.     

3.2药芯焊丝保护堆焊工艺过程控制

对3.2mm药芯焊丝自保护堆焊的知路过渡焊接工艺过程控制进行了研究.首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等.然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对3.2mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化.试验结果表明.通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了3.2mm自保护药芯焊接堆焊的焊接电流范围.     

LiF对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响

采用AHXV电弧分析仪研究了芯料组成中LiF对自保护药芯焊丝焊接电弧稳定性的影响。研究结果表明，在自保护药芯焊丝中加入LiF，能够减小焊接电流的波动范围，使焊接电弧的稳定性得到改善，但LiF的加入量应控制在合适的范围内，加入量太少稳弧作用不明显，加入量过多能导致焊接飞溅增大及由于吸潮而带来的的气孔等问题。     

立向下自保护堆焊药芯焊丝的研制

针对用于立向下焊的自保护耐磨堆焊药芯焊丝进行了研究。试验结果表明,药粉中Al,Mg,Zr以及稀土等元素对焊丝焊接工艺性能有一定影响,对气孔、脱渣以及飞溅的影响尤为显著。新研制的堆焊药芯焊丝在合理的工艺参数范围内无气孔、熔渣覆盖完全、脱渣性优良、飞溅小,可实现立向下堆焊。焊丝的堆焊金属合金系为Fe-Cr-Mn-Si,金相组织主要是马氏体、贝氏体和残余奥氏体的混合组织,堆焊层硬度范围为HRC 41-57,该耐磨堆焊药芯焊丝通用性强、适用范围广。     

自保护药芯焊丝与气保护药芯焊丝的比较

对气保护药芯焊丝与自保护药芯焊丝的工艺性能和力学性能进行比较，结果表明气保护药芯焊丝焊接工艺性能比自保护药芯焊丝好，两种焊丝的力学性能很接近。     

低气压对自保护药芯焊丝焊缝成形的影响

对低气压地区自保护药芯焊丝电弧焊接的焊缝成形及其影响因素进行了研究.结果表明,在相同焊接工艺参数设定下,气压愈低,焊缝的熔深愈浅、熔宽愈宽、余高愈小;气压降低导致电弧的冷却作用减弱,弧柱区的直径与正常气压相比将增大,电弧的稳定性和挺度下降.电弧行为的改变影响了焊缝成形质量,气压越低,焊缝成形的对称性越差;焊炬高度的增加对焊缝成形及电弧稳定性同样有不利影响,适当增加送丝速度和降低电弧电压有助于焊缝成形质量的改善.研究结果为低气压地区的自保护药芯焊丝焊接工艺参数制定和优化提供了科学依据.     

无渣含铌自保护堆焊药芯焊丝的研制

采用Fe-Cr-Nb-C堆焊合金体系,通过大量试验研制出焊接工艺性能和力学性能良好的无渣含铌自保护药芯焊丝.结果表明,在药芯中不添加任何造渣剂的情况下,药芯中各组分含量(质量分数)锰铁为12%、硅铁为6%、石墨为8%、钛铁为4%且其它组分合适时,自保护药芯焊丝的焊接工艺性能良好;该堆焊层组织由奥氏体、少量马氏体、一次碳化物及共晶物组成,随着铌含量的增加,硬度值先降后增,在铌铁含量3%时,最低硬度值为41.1 HRC.在碳含量有限的条件下,铌在焊接过程中形成碳化物质点,一方面增加了含铌硬质相,另一方面对碳化铬的形成造成影响.     

自保护药芯焊丝飞溅的形成机理及其影响因素

详细研究了自保护药芯焊丝飞溅的形成机理及其影响因素.高速摄影观察表明,自保护药芯焊丝在焊接过程中的飞溅主要有以下三种形式,电弧力引起的大颗粒飞溅、气泡放出型飞溅和气体爆炸引起的飞溅.通过混料回归试验分析了药粉中氟化物、氧化物、碳酸盐、脱氧剂、合金元素对焊接飞溅的影响规律.结果表明,氟化物和碳酸盐对飞溅的影响较大,氧化物、脱氧剂和合金元素对飞溅的影响较小.     

大口径管道自保护药芯焊丝自动焊技术

为提高焊接质量和效率,降低施工成本,开发一种8 m/s风速以下不用防风措施能够进行管道施工的自动焊。设计的自保护药芯焊丝自动焊结合了自保护药芯焊丝半自动焊和实心焊丝气保护自动焊的各自优点,系统主要包括焊接小车、轨道、角摆机构、控制系统等,确定一种新的焊接工艺。焊接试验结果表明,焊缝质量良好,焊缝力学性能各项指标符合现行管道施工标准。经重复性验证,自保护药芯焊丝全位置自动焊接装置的各项性能指标达到设计要求,设备可满足大口径管道的现场焊接施工要求。     

自保护药芯焊丝工艺性评价

采用高速摄影、电弧参数快速采集分析系统以及焊接工艺性试验方法,对3种自保护药芯焊丝的熔滴过渡、焊接电流、电弧电压和焊接工艺性进行了试验研究.结果表明,在文中试验条件下,可以采用低于17.5 V,持续时间大于0.5 ms的电压值表征自保护药芯焊丝弧桥并存过渡,并统计出弧桥并存过渡的频次;可以计算出描述自保护药芯焊丝弧桥并...     

氟化物对自保护药芯焊丝焊接工艺性能的影响及熔敷金属中P、Si的控制

通过自制的5种药芯成分不同的自保护药芯焊丝，研究氟化钡和氟化钙的不同配比对焊接工艺性能、过渡熔滴、熔敷金属中P、Si的控制的影响。结果表明，随着：BaF2占氟化物总量的增加，立焊性能改善，焊接过程飞溅、烟尘减少，累积质量分数为50％时的熔滴的平均直径减小，而熔敷效率和Hmax／Bmax降低(Hmax为焊缝最大熔深，Bmax为焊缝最大熔宽)。BaF2比CaF2控制熔敷金属中P、Si含量的能力更强，并通过热力学分析解释了氟化物对熔敷金属中P、Si控制的机理。综合考虑焊接工艺性能和熔敷金属中P、Si的控制，药芯中选用BaF2占氟化物总量的75％～87．5％较为合适。     

自保护药芯焊丝焊接工艺参数的敏感性分析

自保护药芯焊丝是一种适合于野外作业的焊接材料,广泛应用于船舶、钻井平台、石油管道、集装箱等结构件焊接及修复. 采用自保护药芯焊丝在Q235钢板表面进行单层单道平板堆焊试验,运用二次回归通用旋转组合设计方法建立了电弧电压、送丝速度、焊接速度与熔宽、余高、熔高的二次回归数学模型,分析了工艺参数与熔敷几何尺寸的关系. 结果表明,该模型能够预测稳定工艺区间内工艺参数变化对熔敷层几何尺寸的影响规律;当电压较低时,送丝速度是影响熔宽和余高的主要因素,电压较高时,焊接速度是影响熔宽和余高的主要因素.     

Effect of oxygen-containing additives on weld penetration in self-shielded flux cored arc welding

The effect of Fe₂O₃ and Li₂CO₃ additives in flux core on the weld metal oxygen content and weld penetration in self-shielded flux cored arc welding were studied schematically. The result shows that the oxygen content in the weld metal and weld penetration both increased with the Fe₂O₃ addition increased in the range of 5wt.% to 20wt.% . The oxygen content in the weld metal was increased with the Li₂CO₃ addition increased in the range of 1wt.% to 8 wt.%. However, the weld penetration decreased when Li₂CO₃ addition exceeding 4 wt.%. High-speed photographic images show that when Fe₂O₃ addition in flux core exceeding 15wt.%, droplet became excessively large, so that spatters were frequently generated in large numbers. In this study, Fe₂O₃ and Li₂CO₃ in the amount of 11wt.% and 4wt.%, respectively, jointly added in the flux core can achieve a deeper weld penetration with sound usability characteristics.     

管线用自保护药芯焊丝低温韧性分析

通过分析熔敷金属冲击断口宏观及SEM形貌、显微组织形态和定量统计夹杂物,研究三种市售X70管线用自保护药芯焊丝熔敷金属的低温韧性.结果表明,3号焊丝其熔敷金属-40℃冲击吸收功平均值高达330 J,而1号焊丝其熔敷金属-30℃冲击吸收功平均值仅为113 J.熔敷金属夹杂物和显微组织的不同是造成其韧性差异显著的主要原因.均匀弥散分布的细小夹杂物和均匀细小的等轴晶组织有利于提高熔敷金属的低温韧性.     

O型截面外形对自保护药芯焊丝焊接性能的影响

针对自保护药芯焊丝O型截面的实际构造,详细阐述了外皮钢带搭接对电弧形状和熔滴过渡形式的影响结果,分析焊丝外皮钢带搭接可引起的如飞溅、气孔等焊接缺陷的原因,并成功研制了一种性能良好的自保护药芯焊丝,提出了减少产生飞溅、气孔等焊接缺陷的措施。