变极性脉冲MIG焊熔滴过渡过程

为了研究变极性脉冲熔化极惰性气体保护焊在焊核薄板时焊丝的受热机理以及熔滴过渡时的电弧形态与受力过程,搭建了熔滴过渡过程与焊接电信号的同步采集实验平台,对应分析了焊接电流与熔滴长大及脱落过程,得到了电流波形与熔滴过渡状态的匹配关系.通过分析不同阶段熔滴受力状态及其对熔滴过渡的影响,得到了固定频率条件下各阶段的时间配比对熔滴过渡形态的影响.通过调节工艺参数实现了一脉一滴的熔滴过渡过程,得到了均匀稳定的焊缝.分析了熔滴脱落形态,研究了熔滴各特征尺寸.结果表明电信号不同波段持续时间对熔滴尺寸有明显影响.     

基于视觉传感的超声-MIG焊熔滴行为分析

针对镀锌钢在焊接时对焊接参数难以精确控制,导致焊接接头质量较差,从而对镀锌钢超声-MIG焊接过程中的熔滴过渡机制进行深度研究。实验基于视觉传感器在不同的焊接电参数下,对比了超声-MIG与MIG焊接过程,通过图像处理技术提取熔滴的特征参数。结果表明：在焊接小功率参数下,熔滴过渡方式主要是短路过渡,超声此时会阻碍熔滴过渡,熔滴轮廓面积减少,距离熔池高度增加。当焊接功率增大时,在超声辅助作用下熔滴过渡方式主要是大滴过渡和射流过渡,熔滴的几何尺寸均减少,距离熔池高度减少,向熔池过渡频率增加。最后提出一种焊接过程中的熔滴计数算法,实验验证在1 000帧熔滴图像时间内,熔滴过渡周期最高可达37次,保证焊接过程中质量的稳定性,加速了焊接智能化发展。     

外加纵向磁场对CO_2焊接短路液桥的影响

为了减少CO_2焊接飞溅,利用高速摄像装置拍摄外加纵向磁场作用下CO_2焊熔滴过渡过程,对液桥形成段、液桥缩颈段进行了研究.结果表明,当施加低频磁场时,随着磁场频率的增加,熔滴半径随之增大并在磁场频率为60 Hz时达到最大值,此时球状熔滴的体积最大;随着磁场频率的增加,液桥形成段缩短,促进了短路初期的熔滴过渡过程.当施加高频磁场时,液桥缩颈段赤道面的最小半径减小,促进了短路末期的熔滴过渡过程.外加纵向磁场可以有效促进熔滴的短路过渡过程,从而减小CO_2焊接飞溅.     

VP PMIG焊接电弧及熔滴过渡控制

针对熔滴过渡难以控制的问题,基于高速摄像技术研究了VP PMIG焊接电弧及熔滴过渡现象.研究过程显示,控制好VP PMIG焊接过程,选择合适的焊接参数,可形成稳定的电弧和熔滴过渡现象;电弧EN极性时电弧上爬,阴极斑点包围焊丝端而呈现亮区;控制EN极性的电流及时间,可形成合适的对焊丝的熔化作用,但是不形成熔滴过渡现象,因为EN极性期间电弧力不利于熔滴过渡.研究结果表明：EN极性与EP极性电流变换过程有利于降低电弧等离子流力及电弧对焊接熔池的作用力;控制电弧EP极性脉冲电流可形成稳定的一周一脉一滴的熔滴过渡过程     

外加纵向低频磁场对CO_2焊过渡频率的影响

为了减少CO2焊飞溅,采用了外加磁场发生装置研究了磁控CO2气体保护焊技术,探讨了外加纵向低频磁场对熔滴过渡频率的作用机理,通过分析试验数据,明确了所需的外加纵向低频磁场参数,并探索熔滴在外加磁场作用下的受力情况.结果表明,一定的外加纵向磁场参数下,熔滴过渡频率显著提高,CO2焊飞溅降低;当激磁电流为2 A、磁场频率为60 Hz时,熔滴过渡频率高,飞溅率低,电弧形态稳定.因此,可以通过外加纵向低频磁场来提高熔滴过渡频率并降低飞溅.     

熔滴过渡光谱传感器原理及测控效果

为实现熔化极脉冲焊熔滴过渡的精确控制,研制了电弧熔滴过渡光谱传感器,并设计了多信息同步的高速摄像装置,对电弧熔滴过渡光谱传感器的传感灵敏性和控制的可靠性进行检测和验证,证实了电弧光谱对熔滴过渡检测的准确性及光谱信号实时控制熔滴过渡的可靠性,实现了1脉1滴和1脉2滴的熔滴过渡脉冲焊接过程.     

自保护药芯焊丝立向下焊接熔滴过渡观察与分析

采用高速摄像方法对自保护药芯焊丝的熔滴过渡进行了观察分析发现,自保护药芯焊丝立向下焊接时的熔滴过渡模式为短路过渡、弧桥并存过渡、爆炸过渡和颗粒过渡,弧桥并存过渡是其主要过渡形态.弧桥并存过渡形态包含弧桥并存爆炸过渡和弧桥并存表面张力过渡,前者的主要特征是桥的爆炸,后者则是液相桥和熔池接触,熔滴金属通过表面张力的作用进入熔池.随着电流增加,熔滴尺寸减小,过渡频率增大,弧桥并存过渡和爆炸过渡增加,短路过渡减少.     

磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制

将纵向磁场引入到喷射过渡MAG焊接过程,借助高速摄像等手段,详细研究了磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制和焊接飞溅形成机理.试验结果表明,在外加磁场的作用下,焊接电弧和液流束都偏离焊丝轴线一定角度高速旋转,液流束形态为螺旋状;熔滴过渡偏离了焊丝轴线,但始终在电弧烁亮区内进行,并且熔滴过渡频率提高;在液流束与焊接熔池瞬时短路时以及收弧阶段,易产生飞溅.     

弧压、电流对熔滴短路过渡频率的影响

对细丝CO2弧焊的熔滴过渡及其电弧行业进行了实验研究,分析了弧焊过程的稳定性和分散性,得到了主要焊接规范弧压,电流对熔滴短路过渡频率影响的统计规律和二维稳定域,由此规律得到的给定电流的弧压初选推荐值,可用于建立短路过渡过程自寻优控制的初始状态。     

熔滴短路过渡频率测量装置制作及其在教学中的应用

阐述了CO2焊熔滴短路过渡时电弧电压波形的形成及特点,且据此特点制作了熔滴短路过渡频率测量装置。并介绍了其工作原理和在实验教学中的应用。     

一种改进的熔滴过渡控制方法研究

通过分析熔滴过渡控制过程中的脉冲峰值、基值时间、占空比等脉冲参数,针对基值时间对熔滴分离的影响,提出了一种改进的熔滴过渡控制方法,通过改变基值时间,在触发脉冲前取得统一的金属丝熔化长度,从而得到统一的熔滴尺寸.利用simulink程序对工业生产中常用的方法和改进的方法进行了仿真测试,仿真结果表明,改进的方法能达到一脉一滴的效果,并能减少能量消耗.     

金属熔滴与基板碰撞变形的数值模拟

为了保证熔滴沉积增材制造工艺中熔滴间的良好结合及成型精度,对熔滴与基板碰撞后的变形及凝固过程进行数值模拟研究.采用两相流模型,结合自由表面跟踪算法和凝固界面跟踪算法,建立了熔滴变形及凝固的耦合计算模型并求解.分析计算结果表明熔滴温度场变化与形态变形过程相吻合;熔滴与基板的接触部分瞬时就发生了凝固,因此凝固层半径和熔滴外...     

熔化极脉冲焊电弧形态的可控性及其与熔滴过渡的关系

本文通过试验发现熔化极脉冲焊具有电弧形态可控的特点,通过两种典型目视电弧形态的控制可以在一定程度上控制脉冲电弧的工艺特性。不同的目视电弧形态是不同的瞬时电弧形态的变化过程决定的,本文研究了脉冲电流波形、脉冲电流值和保护气氛等因素对瞬时电弧形态变化过程的影响,为控制电弧形态提供了可能的途径。熔滴过渡与电弧形态有密切的关系。不同的电弧形态决定了不同的熔滴过渡形式(?)本文用高速摄影技术通过平焊和仰焊试验对不同熔滴过渡形式进行了比较,认为一脉冲一滴(脉冲喷滴过渡)和一脉冲多滴(脉冲射流过渡)在平焊和仰焊位置都能实现有力的轴向过渡,但一脉冲多滴的过渡形式可以有更宽的规范区间。跳弧现象是射流过渡的共同物理本质,只有在出现跳弧现象之后,焊丝端头的液体金属才能产生本质的变化,并出现射流过渡的特点。连续电流射流过渡时,跳弧现象只在引弧初期出现一次,而脉冲电流的脉冲射流过渡时,跳弧现象在每次脉冲电流期间都重复出现。脉冲喷滴过渡和脉冲射流过渡时皆有熔滴在脉冲电流停止后过渡的现象。这种在脉冲电流停止后仍能实现熔滴有力过渡的原因是由于惯性作用和细长金属液柱失稳而自动截成数段,形成分离的小熔滴而实现过渡的。     

铜表面Ni-Cr合金激光复合熔覆技术的研究

为了提高铜板表面的耐磨性,利用激光复合熔覆的方法在铜板表面熔覆Ni-Co-Cr合金。采用常规激光熔覆技术,很难在铜板表面形成具有良好冶金结合的熔覆层。我们使用微弧沉积的方法在铜板表面形成一薄层,再采用激光熔覆的方法来制备一定厚度的熔覆层。对样本进行微观组织分析和耐磨性对比试验,从显微组织中可以看出,微弧沉积层和基体材料形成紧密的冶金结合,显微组织照片表面,熔覆层组织变得更加紧密,熔覆层的晶粒主要由细化晶粒γ-Ni、Cr7C3 and CrB构成。熔覆区域的显微硬度可达650HV～850HV,远远高于铜基材的硬度,熔覆层具有良好的表面粗糙度。实验结果表明,采用激光电弧复合熔覆的方法能够在厚铜板表面形成与基体冶金结合的Ni-Cr合金熔覆层。     

基于净干伸长的MAG焊接数学模型与工艺参数控制

通过对MAG焊接过程的电路进行整体分析,提出了"电源—电缆—焊丝净干伸长—熔滴—电弧"系统模型,以净干伸长为变量,根据干伸长温度分布函数推导出净干伸长压降函数的同时,采用过渡熔滴时间权重长度及金属固液态体积转换方法,建立了连续多周期过渡的液态熔滴压降子模型,而后得到电弧电压与焊接电流、净干伸长及焊矩高度的数学函数模型,对参数控制进行了模拟;并与实际的焊接过程进行了有效比较与分析.     

基于Matlab的短路过渡动态行为建模与仿真

为了探讨CO2气体保护焊短路过渡过程全数字控制的规律,从熔滴过渡行为角度出发,深入分析了燃弧期间熔滴体积的变化和短路期间的液桥行为,建立了熔滴和液桥行为的数学模型,并对短路过渡的动态电压负载和弧长的动态变化过程进行了数学建模．然后利用Matlab／Simulink建立了全数字控制CO2气体保护焊短路过渡整体系统的仿真模型．仿真波形与试验结果基本一致,证明所建的系统仿真模型是正确的．该仿真研究可以应用于全数字控制CO2气体保护焊短路过渡数字控制规律和动态行为的研究．     

焊接电弧高速图像采集

为采集焊接电弧图像和观察熔滴过渡过程,采用焊接电弧高速摄像关键技术（包括背光技术、光学放大率和高速摄像参数的选择）,建立了以激光为背光光源的高速摄像系统。利用此系统可以在线观测和监控焊接过程,其结果对焊电弧现象以及MIG焊熔滴过渡过程的高速摄像技术有较高参考价值。     

45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积中熔滴过渡行为

面向45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积过程中的锡铅合金熔滴与钨极惰性气体保护焊（TIG）焊接熔池的匹配性需求,基于有限差分方法,采用流体体积法（VOF）建立微喷熔滴形态演变过程数值计算模型,分别研究压电驱动式熔滴微喷过程中压电激振驱动参数和喷头内结构参数对于产生熔滴的尺寸及速度的作用和变化规律. 研究发现,当喷孔直径为0.5~0.6 mm,喷孔深度为5~6 mm,环隙为4~5 mm时,锡铅合金熔滴具有较高的球形度,熔滴可控性较好. 压电陶瓷激振频率和驱动行程对于锡铅合金熔滴尺寸影响不明显,熔滴速度随激振频率和驱动行程的增大而增大. 对比数值计算结果与实验结果,发现锡铅合金熔滴尺寸与熔滴速度最大误差均小于10%,表明利用数值计算模型对熔滴微喷过程进行分析较可信.     

基于LabVIEW的熔滴过渡过程参数检测系统的方案设计

介绍了一种在LabVIEW平台下使用第3方数据采集卡开发虚拟仪器的实现方案.利用LabVIEW中的Queue技术简化了数据采集、显示与储存的编程.在此基础上,设计了GMAW-P焊接信号采集和分析系统,实现了熔滴过渡图像和电信号同步采集,并可对其进行在线和离线分析.     

脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响

针对直流脉冲负偏压对PVD涂层形成过程和熔滴造成很大影响的问题,通过施加脉冲偏压有利于实现低温沉积.研究发现,沉积速率随直流脉冲负偏压峰值的提高先升高后降低,在-300V偏压时沉积速率最大;熔滴密度和直径随脉冲负偏压峰值的提高递减;随偏压升高,加大了元素溅射产额的差异,使涂层中铝元素和钛元素的含量发生变化.