横向旋转磁场对TIG焊焊缝成形的影响

设计了一种横向旋转磁场发生装置,利用载波和高频调幅波分别控制励磁电流(0～15 A)和励磁频率(50～1 000 Hz)的大小.将该磁场应用于TIG焊,利用磁场的旋转带动TIG焊接电弧的旋转,并以奥氏体不锈钢0Cr18Ni12Mo2Ti为研究对象,重点考察了磁场参数对其焊缝成形的影响规律.分析了横向旋转磁场作用下TIG焊电弧瞬时形态的特点,并根据旋转电弧对工件作用区域的变化特征,论述了横向旋转磁场影响焊缝成形的机理.结果表明,合理设置横向旋转磁场的磁参数可简便、有效地控制焊缝成形,能够满足不同场合的焊接要求.     

外加磁场对CO2焊接焊缝成形的影响

针对CO2气体保护焊飞溅大、成形差的特点,利用外加纵向磁场控制CO2焊短路过渡.通过试验得出:在外加纵向磁场作用下,熔深减小,熔宽增加,焊缝堆高略有增加,焊缝大致成"宽而浅"的形状,明显改变了CO2焊短路过渡的焊缝成形.     

磁控Plasma-FCAW水下复合焊工艺焊缝成形分析

磁控等离子-药芯焊丝电弧复合焊（plasma-flux cored arc welding,Plasma-FCAW）作为一种新型水下高效焊接方法被提出,通过特殊焊炬结构设计实现了两种独立焊接工艺的优势互补. 针对复合焊接工艺中由于电源极性不同引起的电弧排斥问题,设计了外部磁场用于调控两个电弧间的耦合程度,并研究了主要工艺参数对Q355B钢水下焊缝成形及其截面几何特征的影响. 结果表明,施加的外部磁场能够有效改善复合焊接过程及焊缝成形的稳定性;药芯焊丝电弧焊（flux cored arc welding,FCAW）电压对水下复合焊接过程稳定性具有显著影响;等离子电流和FCAW电弧电压对焊缝熔深影响较大且等离子电流与熔深间呈近似线性关系;相比于水下FCAW工艺,复合焊工艺焊接熔深提升超过40%,具有更高的焊接效率和焊接稳定性.     

外加纵向磁场GTAW焊缝成形机理

以外加间歇交变纵向磁场GTAW（气体保护钨极氩弧焊）为研究对象,通过采用测量相关参数和拍摄电弧的方法,研究了间歇交变纵向磁场GTAW焊接低碳钢、不锈钢和铝合金等材料焊缝成形发生变化的规律和原因。认为在本研究条件下,无论处于溶池下方还是上方的单励磁线圈产生的外加纵向磁场都使GTAW焊接电弧特征、熔池行为和结晶过程发生了变化,从而导致焊缝成形的改变;同时发现当励磁线圈和电弧中心线不同轴心时,外加磁场对焊缝成形的影响较为强烈,其中铁磁性材料所受影响较显著。     

外加磁场对CO2焊接短路过渡焊缝成形的影响

针对CO2气体保护焊飞溅大,成形差的缺点,本课题利用外加纵向磁场控制CO2焊短路过渡.通过实验得出在外加纵向磁场作用下,熔深减小,熔宽增加,堆高略有增加,焊缝大致成"宽而浅"的形状,明显改变了CO2焊短路过渡的焊缝成形.在纵向磁场作用下,电弧中的带电粒子作螺旋运动,使得电弧旋转并扩张,电弧呈一空心"钟罩"型,电弧能量呈"双峰"状分布,导致熔宽增加,使得熔深变小,堆高略有增加.     

TIG焊活性剂对焊缝成形的影响

活性化焊接（A－TIG焊）在90年代末期受到国外的高度重视，同传统的TIG焊（钨极惰性气体保护电弧焊）相比，在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率、降低生产成本。中针对不锈钢和钛合金材料，研究了在A－TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂CaF2,SiO2,NaF,Cr2O3和TiO3都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的 熔深，随着涂敷量的增加，焊缝熔深也相应的增加，熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好，涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中，活性剂SiO2的作用效果最好；而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。     

高速旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形的分析

采用平特性电源,研究了高速旋转电弧窄间隙MAG焊接工艺对焊缝成形的影响规律。结果表明,旋转电弧是通过热量的合理分配来改善焊缝成形,旋转频率对熔化速度的影响很小。提高旋转频率和降低保护气中CO2的含量有利于增加侧壁熔深,改善焊缝成形;但同时也容易造成电弧与侧壁短路,恶化焊缝成形,严重的将出现未熔合。所以在间隙小于10min时旋转频率应小于50Hz。焊接速度的变化不会影响过渡形式,但较低的焊接速度可以得到更大的表面下凹。     

外加磁场对钨极电弧压力分布与焊缝成形的影响

采用小孔法分别测量了直流磁场和交变磁场作用下的钨极电弧压力分布,并采用高速摄像采集焊接电弧形态.结果 表明:直流磁场作用使钨极电弧中心压力减小,而且随着磁感应强度的增加电弧中心压力不断减小,并在200 Gs时出现负压;交变磁场作用下,随着交变磁感应强度增加和频率降低,电弧中心峰值压力下降,周边上升,这与其电弧形态顶部阴...     

铝锂合金YAG-MIG复合焊焊缝成形特征

基于铝锂合金激光电弧复合焊焊缝成形特征的分析,对5A90铝锂合金YAG-MIG复合焊接工艺展开研究.固定选取合理的焊接位置条件下,讨论了激光功率、焊接速度、焊接电流和热源作用间距等主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,两热源间距在0～6mm之间时有较好的复合效应;激光功率的增加对增大焊缝熔深和背面熔宽起主导作用;焊缝正、背面熔宽随着焊接速度的提高均明显减小,熔深亦有减小趋势;焊接电流加大时,焊缝熔深和熔宽显著增大.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

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.     

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.     

铝合金变极性TIG焊接电弧行为

分别采用正弦波变极性和方波变极性氩弧焊对铝合金试板进行了焊接试验,利用高速摄像机和汉诺威分析仪分别对焊接过程中变极性电弧形态及电信号进行采集分析. 结果表明,电弧电压概率密度分布和高速摄像图证实了较小焊接参数条件下正弦波变极性比方波变极性电弧稳定性差的现象. 正弦波变极性TIG电弧随EP(反极性)的增加清理宽度增加,但熔宽未增加,证明此条件下正弦波变极性TIG电弧过于发散;焊接参数较大时,随EP的增加,正弦波变极性熔宽变宽,证实正弦波变极性TIG电弧稳定性随之提高,证明了铝合金变极性TIG焊接过程中EP极性电弧产热大于EN极性电弧能量的本质特征.     

Arc behaviour and weld formation in gas focusing plasma arc welding

ABSTRACT

Improving penetrability is a key issue in plasma arc welding (PAW). Increasing plasma energy is one way to improve arc penetrability. Gas focusing plasma arc welding (GF-PAW) platform is self-designed and developed. Role and action mechanism of focusing gas is initially studied. Focusing gas makes no obvious effects on arc pressure distribution and value. Focusing gas changes arc temperature distribution outer orifice, while focusing gas does not affect arc temperature distribution inner orifice. Focusing gas can constrict arc and arc energy increases 210?W with an increase in arc voltage of 1.4?V. GF-PAW can fully penetrate the whole work-piece while PAW can only partially penetrate the work-piece under welding current 150?A. GF-PAW can improve penetrability, and may increase welding speed, and has a potential application in manufacturing.     

大厚板双面双TIG电弧打底焊熔池成形特性

采用视觉图像监测法对新开发的双面双TIG电弧错位同步打底焊熔池成形特性进行了研究.结果表明,根部预留间隙是保证打底焊根部熔合的有效措施,可以实现大厚板不清根焊接.脉冲TIG焊是大厚板打底焊的优选方法,峰值期间电弧熔化能力强,坡口根部两侧边缘熔化良好.基值期间熔池迅速凝固,防止了下淌.双TIG电弧错位同步打底焊时,后电弧的加入导致两弧之间工件高温区增加,前电弧熔池拉长.焊缝宏观金相显示母材充分熔化,没有侧壁未熔合,焊缝正表面成形圆滑过渡,没有气孔、裂纹、夹渣、咬边等成形缺陷.     

VPPA焊接的焊缝成形稳定性控制的研究现状

变极性等离子孤焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数,如电流频率、正负半波电流幅值及时间比,以满足铝合金焊接时的阴极清理和实现小孔焊接的要求.因此,在航空航天铝合金结构的焊接中获得了广泛的应用.主要介绍了该焊接方法在焊缝成形稳定性控制方面的研究现状,主要分为预置参数开环控制方式、实时检测闭环控制方式和多参数信息融合反馈控...     

活性硫对高功率激光焊接焊缝成形的影响

文中试验研究了在万瓦级高功率光纤激光焊接厚板过程中添加表面活性硫粉对焊缝成形的影响及对焊缝微观组织的影响. 结果表明,表面活性硫粉的添加增加了熔池的浸润性和流动性从而形成了更长的焊接熔池. 负离焦焊接时,活性硫粉能增加焊缝熔深,且不受焊接速度的影响;而正离焦焊接时活性硫粉能增加焊缝熔宽. 高功率激光焊接过程能细化焊缝金相组织,且促使焊缝中铁素体比重增加;硫粉的添加则进一步促进了焊缝金相组织的细化及铁素体比重的增加.     

高强铝合金VPPA-MIG复合焊接焊缝成形机理

VPPA-MIG复合焊集VPPA穿透力强和MIG焊熔敷效率高的优点,弥补了单VPPA焊工艺区间窄且需立焊和MIG焊熔深浅的不足. 使用Red Lake Y4高速摄像获取6 mm厚2A12铝合金VPPA-MIG复合焊接熔池图像,建立了熔池受力模型. 对比分析了复合热源不同能量配比对焊缝成形和熔池形貌的影响及VPPA-MIG与单MIG焊缝成形特点. 结果表明,VPPA-MIG复合热源相比单VPPA热源易保持焊缝成形稳定性. VPPA电流接近穿孔阈值时,配合较低功率MIG热源可以获得6 mm厚2A12铝合金良好焊缝成形;VPPA能量比例过低时,小孔较浅,熔化效率较低,不能起到增加熔深的作用;VPPA能量比例过大,易使熔池失稳,焊缝成形不良. 热源输入功率相同时,VPPA-MIG复合焊比MIG焊显著增加焊缝熔深和深宽比,提高生产效率.     

磁场对厚板Ti-6Al-4V合金窄间隙TIG焊缝组织的影响

对56 mm厚Ti-6Al-4V合金进行窄间隙磁控电弧TIG焊接,通过金相显微镜对接头各区组织进行对比分析。结果表明：在窄间隙的多层单道焊接中,接头各区的组织、结晶形态及生长方向存在很大差异。焊缝区一次结晶组织为表层焊道上表面的柱状粗大组织及熔合线附近、焊道内部的等轴晶组织。熔合线处,电磁作用提高了平面状结晶前沿及后来形成的等轴晶的稳定性,最终随着磁场强度的增加在熔合线附近逐渐由柱状晶转变为等轴晶。焊缝中心处,磁控电弧作用使得生成的等轴晶稳定性提高,随着磁场强度的增加,等轴晶逐渐单方向伸长,在热传导方向上,即焊缝表层垂直方向生成粗大的柱状晶。