工艺参数对耦合AA-TIG焊电弧阳极电流密度的影响

针对耦合电弧AA-TIG焊,采用基于不锈钢阳极的钨探针法研究了主要工艺参数对电弧阳极电流密度分布的影响规律.与常规TIG焊电弧相比,在相同条件下耦合AA-TIG焊电弧的阳极电流密度明显降低,并随着电弧电流和辅助电弧中氧气流量的减小以及钨极间距和弧长的增大而减小.当主钨极和辅助钨极的间距较小时,耦合AA-TIG焊电弧的阳极电流密度符合高斯分布;当钨极间距较大时,阳极电流密度向双峰分布过渡,电弧边缘部位符合二次高斯分布,而中心部位偏离二次高斯分布.     

阳极温度分布对耦合电弧AA-TIG高速焊焊缝成形的影响

针对耦合AA-TIG电弧采用热电偶法测量了阳极温度分布.在垂直于主钨极和辅助钨极连线方向上,随着距连线的距离增大,耦合AA-TIG电弧的阳极温度逐渐降低,在主钨极位置处的温度最高,辅助钨极位置处次之,钨极中心点位置处最低.在主钨极和辅助钨极连线方向上,随着钨极间距增大,耦合AA-TIG电弧中心区域温度逐渐降低,外围区域温度逐渐增高,由单峰分布向双峰分布过渡.当钨极间距较大时,耦合AA-TIG电弧热源在主钨极和辅助钨极连线方向上被拉长,有利于消除高速焊时的咬边和驼峰焊道等缺陷.     

耦合电弧钨极TIG焊电弧压力的测量与分析

开发了一种耦合电弧钨极,可显著降低电弧压力,消除咬边和驼峰焊道等缺陷,实现较高速度的TIG焊接.针对这种钨极进行了TIG电弧压力测量,研究了主要工艺参数对电弧压力分布的影响规律.结果表明,与传统TIG电弧相比,在相同参数下耦合电弧钨极TIG电弧压力峰值明显降低,并且随着弧长的增加、钨极伸出长度的增加、焊接电流的减小、电极槽宽的增大以及钨极直径的增大,耦合电弧钨极TIG焊的电弧压力峰值减小.对电弧压力的影响由大到小依次为焊接电流、钨极伸出长度、弧长和钨极直径、电极槽宽.     

单枪耦合电弧AA-TIG焊

采用优化后的单枪耦合电弧AA-TIG焊枪,以SUS304不锈钢板材作为试验材料进行了焊接试验,对比了单枪耦合电弧AA-TIG焊与TIG焊电弧和焊缝成形的不同,研究了主要工艺参数对单枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝的影响,并分析了单枪耦合电弧AA-TIG焊对接接头性能. 结果表明,氧气流量、钨极间距、电弧长度对单枪耦合电弧AA-TIG焊熔深有重要影响. 与普通TIG焊相比,在相同的总电流下,单枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝变窄,熔深增加,焊缝性能良好.12 mm厚SUS304不锈钢板,单道焊缝熔深可超过11 mm,深宽比达到1.3,显著提高了生产效率.     

双钨极氩弧焊耦合电弧压力分析

双钨极氩弧焊(twin-electrode TIG, T-TIG)的耦合电弧是由设置在同一个焊枪中的两个相互绝缘的钨极各自产生的电弧耦合而成的.这个耦合电弧在物理特性上不同于传统单钨极TIG电弧.以试验为基础,分析了耦合电弧的电弧压力特性,并对比单钨极电弧就焊接电流、电弧弧长、钨极间距和钨极形状对耦合电弧压力分布的影响进行了研究.     

耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺

将耦合电弧钨极和GPCA焊方法结合,形成了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊方法,该方法可实现深熔深高速度焊接.对比分析了在较高焊接速度时常规TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和截面形貌,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可避免咬边和驼峰焊道的产生,并且焊缝熔深有所增加.耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验表明,焊缝熔深和熔宽随焊接速度的减小和外喷嘴位置的升高而增大,随着弧长和外层氧气流量的增加先增加后略有减小;随着焊接速度的减小,弧长和外层氧气流量的增大,焊缝咬边减轻,外喷嘴相对高度变化时焊缝均未出现咬边.     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

空心钨极中心负压电弧的物理性能

空心钨极中心负压电弧优化了传统焊接热源的能量密度及分布.为了深入理解环境压力对电弧行为和放电特性的影响,在流体力学和麦克斯韦方程组基础上,建立了空心钨极中心负压电弧的三维稳态数学模型.利用FLUENT软件,选择合适的源项和边界条件进行迭代计算,得到了不同局部压力下空心钨极中心负压电弧的物理状态,与试验结果相符.结果表明,与传统TIG焊电弧相比,空心钨极中心负压电弧的能量分布和热力输出均发生改变.随着局部压力的减小,电弧半径逐渐减小,径向温度梯度增大;电弧对工件的热力输出随着局部压力的降低而减少.     

窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法，并阐述了其原理，研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷，提出了在三丝间接电弧后，放置钨极电弧的方法. 结果表明，窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合，并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小，侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下，焊缝表面成形呈凸起状，后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中，凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时，焊根部母材熔合和焊道层间熔合.     

钨极几何特征对电弧与熔池热力行为的影响

电弧热力行为是影响液态金属流动,调控焊接质量的关键要素.利用高速摄像与数值模拟相结合的研究方法,系统分析了空心钨极与实心两种电极特征对电弧热力分布特征的影响.结果表明,焊接电流为350 A时,实心钨极焊缝呈现出深而窄的焊缝成形特征,空心钨极焊缝呈现出浅而宽的焊缝成形特征;距试板表面1 mm,实心钨极与空心钨极电弧沿水平方向的温度场和压力场均呈典型高斯分布特征,中心位置处空心钨极电弧的温度值和压力值分别为实心钨极的61.9%和23.5%;中轴线上实心钨极电弧压力分布呈U形特征,空心钨极电弧压力分布呈N形特征;构建的电弧与熔池强耦合分析模型与实际情况之间具有较好的一致性,可实现对电弧和熔池热力行为的分析与预测.     

电弧辅助活性TIG焊焊缝组织及性能分析

电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,AA-TIG焊)是一种新型高效焊接方式,该方法可以分为分离电弧AA-TIG焊和耦合电弧AA-TIG焊两种方式.试验采用不锈钢为母材,通过改变辅助电弧中氧气引入量,分析焊缝组织及性能的变化规律.结果表明,焊缝组织以奥氏体为主,在奥氏体边界析出少量的铁素体,此时焊缝的抗拉强度变化不大,随着氧气引入量的增大,焊缝的低温冲击韧性有所下降;相对于分离电弧AA-TIG焊,耦合电弧AA-TIG焊焊缝的冲击韧性下降较少.在氧气的引入量低于2 L/min时,耦合电弧AA-TIG焊焊缝冲击韧性较好,甚至超过普通TIG焊焊缝.     

电弧辅助活性TIG焊接法

提出了电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,简称AA-TIG焊)的概念,并以SUS304不锈钢作为母材,研究了AA-TIG焊接法的主要工艺参数对焊缝熔深熔宽的影响。结果表明,在相同的焊接工艺参数下,与传统TIG焊相比,AA-TIG焊缝熔深能增加一倍以上,同时熔宽明显收缩。采用AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高。辅助电弧工艺参数和正常TIG焊工艺参数都对AA-TIG焊焊缝熔深熔宽有一定影响。     

耦合电弧AA-TIG高速焊工艺

传统TIG焊焊接熔深浅、效率低,焊接速度提高时会出现咬边和驼峰等焊接缺陷.传统活性焊(A-TIG)相对于传统TIG焊可以显著增加熔深,但由于电弧压力作用,在高于一定焊接速度时仍会出现咬边和驼峰等焊缝缺陷.以SUS304不锈钢为母材,提出新型的耦合电弧AA-TIG(arc assited activatingTIG we...     

活性元素氧对AA-TIG焊熔池传输行为影响的数值模拟

电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,AA-TIG焊),采用辅助电弧以Ar+O₂作为保护气体预熔待焊母材表面以形成氧化层,再进行常规TIG焊,可使熔深明显增加.文中结合AA-TIG焊熔池氧元素分布的实验研究,提出焊接熔池表面氧元素的两种不均匀分布模式,考虑浮力、电磁力和表面张力,建立了更完善的电弧辅助活性TIG焊熔池模型,模拟研究氧元素在熔池表面呈不均匀分布时,AA-TIG焊瞬态熔池中动量及能量的传输行为.假设熔池内部液态金属是湍流、不可压缩Newton流体,使用FLUENT RNG k-ε湍流模型进行处理.结果表明,当氧在熔池上表面呈非均匀分布,并且氧的不均匀分布模型为低氧模型时,熔池内部仍然以内对流流动为主.