摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律

研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化.     

DE-GMAW焊接熔滴过渡过程模拟研究

焊接熔滴的过渡方式以及工艺参数对于焊缝质量起着主导作用。以流体力学和电磁理论为基础,通过VOF模型对熔滴界面追踪,考虑了熔滴的等离子流拉力、表面张力,建立了DE-GMAW熔滴过渡行为的数学物理模型,并对模型进行了求解。将模拟的熔滴脱落时间、尺寸与实验结果进行了验证对比,结果吻合良好;模拟研究表明,随着旁路电流的增加,熔滴的过渡方式逐渐发生变化,熔滴过渡时间缩短,熔滴尺寸减小。入口速度(送丝速度)对于熔滴的等效直径和脱落时间有较大的影响,在旁路电流不变时,可适当地通过控制入口速度调整熔滴的等效直径与脱落时间。     

GMAW焊接熔滴过渡过程的模拟研究

以流体力学、电磁理论为基础,通过VOF方法对熔滴进行界面追踪,考虑熔滴拖拽力、表面张力,建立了GMAW熔滴过渡行为的数学物理模型。通过FLUENT软件结合udf(user-defined functions)程序对低碳钢焊接过程的熔滴过渡过程进行了模拟。结果显示:模拟的熔滴脱落时间、长度和半径与试验结果吻合较好;电流密度越大,熔滴过渡时间越短,熔滴尺寸越小。熔滴滴落过程的速度矢量结果表明,熔滴涡环的出现及湮灭与合力和粘性耗散有关。     

高速列车转向架构架超窄间隙激光填丝焊熔滴过渡行为研究

高速列车转向架结构复杂,焊缝数量多且分布密集。采用超窄间隙激光填丝焊技术焊接转向架用中厚钢板,可以解决传统MAG焊存在的焊道次数多、残余变形及应力大的缺陷,也可以解决激光自熔焊对坡口间隙敏感的缺点。主要研究超窄间隙激光填丝焊的熔滴过渡行为,结果表明:当光丝间距不同时,熔滴过渡形式依次由铺展过渡转变为液桥过渡并最终转为颗粒过渡;当功率不同时,熔滴过渡形式由低功率条件下的铺展过渡转变到高功率条件下的液桥过渡。焊接速度并未影响熔滴过渡形式,依然保持液桥过渡。送丝速度影响激光对焊丝的熔化过程,从而产生不同的熔滴过渡形式。焊接厚板结构时选择负离焦,焊接薄板时选择正离焦。     

GMAW焊接熔滴过渡动态过程的数值分析

以流体动力学、电磁理论及VOF方法为基础建立了熔滴过渡的动态模拟模型,模型中考虑电磁收缩力、表面张力、等离子流力的影响．利用建立的模型模拟了熔滴的形成、长大及脱离过程,计算了电流对过渡熔滴尺寸及频率的影响,计算结果与实验结果吻合较好．计算了不同阶段的熔滴中的流场,并利用计算的流场分析了熔滴的脱离机制。     

熔化焊接过程中熔滴短路过渡的研究进展

GMAW焊接方法在工业中应用范围广泛,但GMAW焊接中短路过渡存在飞溅问题.针对与这些问题已经有很多方法解决,如:在回路中串入电感、电流波形控制、表面张力过渡、冷金属过渡等.以上各种改善短路过渡飞溅的方法都能在一定的使用范围内改善短路过渡飞溅问题,但也存在着生产效率低、熔深浅、焊缝成形不好等局限性.将激光热源引入到短路过渡方法中,激光-电弧复合热源焊接在保证焊接稳定性的同时也提高了焊接速度,改善焊缝成形,很大程度上扩大了短路过渡的应用范围.通过SFBT、PIT方法和自由边界模型的VOF方法,对GMAW焊接熔滴过渡理论进行不断深入的研究.     

熔滴和熔滴过渡

弧焊时,在焊条（或焊丝）端部形成的和向熔池过渡的液态金属滴称为熔滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。根据国际焊接学会（ⅡW）的分类,熔滴过渡主要有自由过渡、短路过渡和混合过渡三大类。     

铝合金P-MIG焊接熔滴过渡研究

利用高速摄影和电信号采集系统对铝合金P-MIG焊接的熔滴过渡行为进行了观察,针对6061-T6试板进行了焊接工艺试验,分析了峰值电流、脉冲频率和电弧电压对熔滴过渡和焊缝成形的影响。结果表明,熔滴过渡随着峰值电流的降低由一脉一滴转变为两脉一滴,随着脉冲频率和电弧电压的增加,保持一脉一滴不变,对于2 mm厚的6061-T6铝合金试板,采用平均电流60 A、焊接速度35 cm/min、脉冲频率65 Hz时刚好可以焊透。     

窄间隙/超窄间隙焊接技术(四) 超窄间隙MAG/MIG焊接技术

对超窄间隙MAG/MIG焊进行学术界定,指出实现超窄间隙MAG/MIG焊必须的四大关键技术,即超窄间隙焊枪技术、智能跟踪技术、气体保护技术和熔滴过渡技术。分析了该技术的主要技术优势是焊态焊接接头的强韧性能更优,焊接应力更低;主要经济优势是焊接生产率相对已有窄间隙焊接技术大幅度提高,焊接生产成本大大降低。     

基于Fluent的GMAW焊接熔滴过渡过程的动态模拟

利用计算流体力学商业软件Fluent模拟熔化极气体保护焊(GMAW)焊接过程的熔滴脉冲过渡中一脉一滴和两脉一滴的过渡形式.建立了基于流体动力学和电磁理论的熔滴过渡的数学模型,模拟了熔滴形成、长大和脱落的过程.同时进行同等参数下的焊接试验,利用高速摄像系统拍摄了熔滴过渡的动态过程.结果表明,模拟结果与试验结果吻合.熔滴一脉一滴的过渡形式主要受焊接电流的影响,利用模拟的方法可以大致给出范围,指导焊接试验,从而减少试验量.     

超声-MIG焊接铝合金熔滴过渡行为

对铝合金超声-MIG焊接熔滴过渡行为做了系统研究。试验主要关注在超声作用下,铝合金焊接中熔滴过渡行为的变化。通过对熔滴过渡过程的观测和分析,结果表明,对于短路过渡形式,熔滴受到超声辐射力的阻碍作用,熔滴的体积增大,过渡频率降低,焊接电弧收缩,弧长缩短,挺度增加,亮度增大;在大滴过渡和射滴过渡时,熔滴过渡频率大幅增加,熔滴尺寸减小,这也是超声辐射力作用在熔滴上的影响造成的;而且超声作用后的熔滴形态发生复杂变化,焊接过程的不稳定性增大。     

小孔光栏法拍摄焊接熔滴过渡

电弧焊(包括气体保护焊、等离子焊等)时,熔滴被强烈的弧光所掩盖,用一般的摄影方法很难获得清晰的熔滴过渡照片。为了解决这一问题,通常采用强背光的阴影摄影法。常用的背光源有碳弧、高压氙灯以及大功率聚光灯等。近年来,又发展了用激光作背光的摄影法。这种方法使用比较简     

不锈钢的药芯焊丝焊接过程中熔滴过渡行为分析

采用高速摄像与电信号同步分析系统分析不锈钢药芯焊丝焊接过程中的熔滴过渡和电流电压波形特点。结果发现,当电流为150 A时,焊接时容易出现短路过渡,引起飞溅,电弧形态不太稳定,主要过渡方式为非轴向大滴排斥过渡;随着电流增大,电弧趋于稳定,飞溅明显减少,表面张力对熔滴过渡起一定作用;当电流达到240 A时,无短路过渡现象发生,几乎无飞溅产生,电弧形态基本保持不变,焊接过程稳定。焊接过程中焊丝与熔池间形成的渣柱有助于熔滴脱离焊丝进入熔池。     

超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为

文中对低碳钢超声-MAG焊接熔滴过渡行为做了系统分析. 试验主要关注在超声作用下,低碳钢焊接中熔滴过渡行为的变化. 对熔滴过渡过程进行观测和分析. 结果表明,超声波会使MAG焊熔滴过渡分布区间发生改变,短路过渡对电压电流的适应性更强,大滴过渡电压升高,中等电流电压下不稳定的过渡得到一定程度的改善;对于不同的过渡形式,超声均可以增加其熔滴过渡频率,改变熔滴尺寸及形态,使熔滴以更小的尺寸、更高的频率过渡到熔池中;与普通MAG焊相比,超声-MAG焊的电流信号波动较小,熔滴过渡过程更稳定. 该分析对于超声辅助电弧焊接技术的发展与应用是一个重要补充.     

焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源，电弧中各种变化都能在电弧光谱中得到体现，不同波段不同谱线的电弧光谱所包含的信息各不相同。熔滴过渡过程直接导致电弧空间粒子浓度和分布的变化，检测相应的电弧光谱就能检测喷射过渡电弧的熔滴过渡。文中介绍了熔化极电弧光谱分布特征，分析了窗口光谱辐射理论，提出了焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择原则，并在此原则指导下选取了特征光谱窗口。对熔滴过渡过程进行检测和控制。试验证明，这种特征窗口光谱信息能够像光谱仪谱线信息一样很灵敏地反映熔滴喷射过渡过程，可以利用该信号进行熔滴过渡闭环精确控制。文中的熔滴过渡信息的检测和控制都取得了非常好的效果。     

CMT焊接熔滴过渡动态过程模拟与熔池流体动力学行为

针对CMT焊接这种独特的熔滴过渡过程,通过流体动力学方法对CMT熔滴过渡动态过程进行模拟,定量分析焊接工艺参数对熔滴过渡动态过程的影响规律;建立CMT焊接熔池温度场和流场的三维非稳态模型,定遍分析浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力,以及相变潜热及其综合作用对焊接温度场、速度场和熔池形态的影响;     

钢轨对接超窄间隙焊接试验

利用焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法,对U71Mn钢轨对接进行了探索性试验研究.使用H08Mn2Si焊丝,通过34层焊道将坡口间隙约4 mm的钢轨焊接完成,单层焊接线能量为0.6 kJ/mm.试验表明焊前预热温度大于400℃可有效消除冷裂纹.在不预热的情况下,这种超窄间隙焊接接头热影响区和焊缝的硬度较高;预热可使焊缝硬度下降到与母材相当,同时使热影响区硬度略有下降.     

熔滴短路过渡频率对CO_2焊接过程稳定性的影响

在依次改变送丝速度v_e。电弧电压U_a、保护气体流量Q、焊接速度v_w和焊丝伸出长度l_e等多种工艺参数的条件下,基于数值分析,全面评估了CO_2焊接过程熔滴短路过渡频率与焊接过程稳定性的定量关系,证明了在改变送丝速度v_e、电弧电压U_a和焊丝伸出长度l_e的条件下,熔滴短路过渡频率f与焊接过程的稳定性成正相关关系,而在改变保护气体流量Q和焊接速度v_w的条件下,熔滴过渡频率f却失去了表征焊接过程稳定性的能力,不能够作为焊接过程稳定性的评价指标。     

药芯焊丝电弧焊熔滴过渡与焊接飞溅

针对不同焊接参数下SQJ501型、SQJS07型和SQJ50MX型药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为进行了拍照,并对焊接飞溅进行了测量,研究药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为及其焊接飞溅的基本规律.试验结果表明:三种药芯焊丝随着焊接参数的增大,均依次发生短路过渡、大滴排斥过渡和细颗粒过渡.SQJ501型和SQJS0MX型药芯焊丝电孤焊电弧形态呈锥形,SQJS07型电弧形态接近于钟形.SQJ507型药芯焊丝出现细颗粒过渡的焊接参数比其他两种焊丝大.焊接工艺参数以及焊丝种类影响了熔滴过渡行为进而影响焊接飞溅,细颗粒过渡时产生的飞溅最小.     

激光增强GMAW焊接熔滴过渡控制试验

水下环境压力对于焊接熔滴过渡和焊接过程稳定性具有一定的负面阻碍作用,需要提供额外的作用力帮助稳定焊接电弧和改善熔滴过渡状态;为验证激光增强熔滴过渡控制技术的可行性,搭建了空气环境下的相关试验系统,并进行了激光增强前后的熔滴过渡状态对比研究.结果表明,在焊接过程中施加一定功率密度的激光对熔滴过渡行为具有明显的改善作用,可以在一定范围内改善熔滴过渡状态,并可以通过激光控制过渡熔滴的大小,提高焊接过程的稳定性.试验结果为进一步开展激光增强高压干法水下焊接试验奠定了基础.