微束等离子加丝自动焊用于生产的几个问题

本文介绍在微束等离子加丝自动焊焊接过程中克服“双弧”现象和焊缝端头缺口的一些措施。一、“双弧”所谓“双弧”现象,是在焊接过程中,除钨极与工件间存在一个主电弧外,在钨极、喷嘴、工件之间还出现一股与主电弧并列的电弧,如图1所示。     

喷嘴结构对微等离子弧输出特性影响的数值仿真与验证

通过数值模拟和试验研究相结合的方法,在考虑微等离子喷枪喷嘴结构的条件下,建立了大气压下脉冲放电微等离子弧的数值模型,重点研究了喷嘴孔径、喷嘴工件距、阴极内缩量以及电流大小对微等离子弧的影响,并通过光谱仪来表征微等离子弧作用的温度分布。结果表明:喷嘴结构对微等离子弧的形成与稳定有重要影响:在有效压缩距离点内,喷嘴孔径的减小以及喷嘴工件距离的缩近才对工件温度的提高有显著影响;一定范围内,工件的温度随电流的增大而增大;阴极内缩量对工件的温度影响不大。微等离子弧温度场的数值模拟结果与光谱仪测量结果基本一致,验证了模型的可靠性。     

亚共晶白口铸铁等离子弧表面淬火的淬硬层性能研究

运用等离子弧束作为热源对亚共晶白口合金铸铁进行表面淬火处理,采用正交试验法优化等离子弧表面淬火工艺参数,分析各主要工艺参数对淬硬层硬度、深度的影响规律,并对处理后淬硬层显微硬度和显微组织状态进行分析与讨论.结果表明:对淬硬层硬度影响的主要参数是工作电流,其次是喷嘴工件间距,然后才是弧束的扫描速度;对淬硬层深度影响最大的参数是弧束的扫描速度,其次为工作电流;随着电流值的增加,淬硬层深度、硬度提高,但需要控制工作电流值;随着扫描速度的提高和喷嘴到工件距离的不断增加,淬硬层的硬度、深度下降;利用等离子弧束对工件进行表面淬火处理,需确定最佳工艺参数.     

100μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊成形机理

针对100μm超薄不锈钢板的脉冲微束等离子弧焊接,研究焊缝中心不同位置焊接热循环的动态变化机理以及脉冲参数对该动态变化的影响,结合试验获得的不同脉冲参数下的焊缝形貌,探讨焊缝成形与焊接热循环动态变化之间的关系.结果表明,在4个脉冲参数的不同组合下,可形成5种不同的焊缝形貌;频率的增加或基值电流/峰值电流之比的增加,均使...     

微束等离子焊接的“双弧”问题探讨

所谓“双弧”问题,是指在微束等离子焊接过程中,除了在钨极和工件之间存在一个微束等离子弧(主弧)外,在主弧的外围还并存着一股弧流,如图一中的弧     

微束等离子弧焊接试验总结

前言微束等离子弧焊接,是近几年来才发展起来的一项新的先进焊接工艺.它与一般氩弧焊相比,其焊接速度快,热影响区小,焊缝狭窄.因此它能够焊接一般氩弧焊所不能焊接的工件,如有镀层工件和极薄微小工件.目前这项先进焊接工艺,已经在各国得到了广泛的应用.如电子工业中的电容器、晶体管、电阻等连接线的焊接.电容器和继电器外壳的焊接.     

电弧流场分布特征的数值分析

建立了微束等离子弧有限元模型,利用ANSYS软件对微束等离子弧的流场分布进行了数值模拟分析。结果表明,在计算时间内,从不稳定到稳定的过渡阶段,电弧纵向流场的最大流速不断地增加,最大流速出现在喷嘴附近。阴极附近与阳极附近的微束等离子弧焊电弧横端面的等离子体流向相反。     

热冲压硼钢等离子弧点焊工艺研究

以热冲压硼钢为研究对象,采用等离子弧点焊技术及北京工业大学自主知识产权的变极性等离子弧焊接系统实现了热冲压硼钢自身的连接。对等离子弧点焊过程进行了细致详尽的分析,制订了等离子弧点焊工艺,并对焊接间隙与工艺参数之间的关系进行了研究,发现随着工件间隙的增大,工件可用的工艺参数范围就越小;相同焊接参数下,工件间隙对焊点拉剪力的影响很小。通过对等离子弧点焊接头的宏观形貌和横截面微观组织进行观察,对比电阻点焊和等离子弧点焊接头的特点,发现等离子弧点焊接头的最大拉剪力比电阻点焊的要小,但具有相似的硬度分布,等离子弧点焊热影响区更宽,是熔核强度的薄弱环节。等离子弧点焊容易出现未熔合、焊穿、余瘤过大等焊接缺陷,并对其今后的应用前景进行了展望。     

微束等离子弧焊电弧温度场的数值模拟

建立了微束等离子弧三维有限元模型,考虑了阴极钨棒以及喷嘴的约束,采用ANSYS软件对微束等离子弧的温度场进行了数值模拟,比较了不同焊接电流以及不同阴极端面形状对电弧温度场的影响,并通过光谱检测计算对电弧端面温度场分布进行了试验验证。研究结果表明,在焊接电流为2 A,离子气体流量0.5 L/min的工艺条件下,微束等离子弧焊时在靠近阴极端部电弧的温度达到了15 000 K,电弧端面温度场的光谱检测计算结果与模拟结果一致;在电流较大以及阴极端面较小的情况下,微束等离子弧的最高温度得到了提高。     

基于多信号检测的等离子弧焊接平台构建

焊接过程的准确检测是实现高效优质焊接的基础。实现等离子弧焊接过程的多信号检测对于指导等离子弧焊接工艺具有重要意义。文中搭建了基于多信号检测的等离子弧焊接平台,该等离子弧焊接平台包括等离子弧焊机和焊枪系统、机械运动机构、视觉检测系统、焊接过程监测系统、计算机控制系统等;通过视觉检测系统拍摄了等离子弧焊接电弧形态,测量出了喷嘴出口处的电弧直径与工件上表面电弧直径比值为0. 64,证实了等离子弧焊接电弧挺度高,发散程度小;通过焊接过程监测系统,拍摄了焊缝温感扫描图,在线实时监测了等离子弧焊接焊缝成形,结果表明温感扫描图可以比较准确地反映等离子弧焊接的实际焊缝成形。     

Influence of nozzle orifice diameter in keyhole plasma arc welding

Abstract

Keyhole welding with the plasma arc welding process occurs when the engineered nozzle and the plasma gas flowrate impart the arc pressure and heat distribution necessary for the formation of a keyhole weld pool. Experimental investigations were conducted to determine the influence of nozzle orifice diameter on weld width and weld stability for a range of substrate thicknesses in Ti-6Al-4V. The experimental results are compared with a semianalytical heat flow model. Both the experimental results and the semianalytical model show that the nozzle orifice diameter can significantly influence the top width and penetration for a given parameter set, particularly in relatively thin substrates.     

用于自动编程的机器人弧焊几何模型

几何信息对于弧焊机器人自动编程具有重要作用,本文建立了完整的机器人弧焊几何模型,在焊缝曲线几何模型中,提出用焊缝长度为参数建立参数方程表达任意形状的焊缝,并给出了确定焊缝上离散编程点的方法,在焊接工件几何模型中,针对焊接结构的特点,采用三级基本体系和基本体素对表示焊接工件,给出了具体的数据结构。在焊枪位姿变换中,定义了世界坐标系,焊枪坐标系和活动坐标系给出了坐标系间的变换关系,在此几何模型基础上,     

双丝串列电弧焊焊缝成形的试验分析

将旋转电弧传感器和双丝串列电弧焊结合起来,开发了旋转电弧引导的、两个电弧在同一个熔池上燃烧的双丝串列电弧焊方法,对其焊缝成形工艺进行了研究.分析了焊接电流、焊接电压、双丝间距、电弧旋转等参数对焊缝成形的影响.结果表明,随着焊接电流的增大,熔敷速度增加,焊缝成形系数呈现先增大后减少的变化规律.而焊接电压的增大则会使焊缝成形系数略有减小.对双丝间距的研究发现,当间距为15 mm时,焊接质量较好.与普通双丝串列焊相比,前置电弧旋转时熔池底部变得平坦,最大熔深有所减小,平均熔深有所增加,这将有助于减少焊缝的应力集中.与单丝旋转电弧焊相比,焊接熔敷速度显著增大,有效避免了高速焊接时的咬边现象.     

Geometric model of robotic arc welding for automatic programming

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｒｅｎｅｅｄｅｄｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔ.(1)Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｅｏｍｅｔｒｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｓｅａｍｆｏｒｗｅｌｄｉｎｇｐａｔｈｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ,ｇｒｏｏｖｅｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｆｏｒｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｗｏｒｋ…     

用于焊缝检测的比色图像偏心算法

提出了基于焊接比色图像偏心的概念并给出计算公式.从比色图像信号强度与焊接区域发射率、光谱辐射强度等的关系、比色值与焊接温度场及比色系统波长的关系以及比色图像偏心计算公式出发,分析了比色图像比色值分布对称性,推导并建立了焊接比色图像偏心与焊接区温度的函数值、焊缝中心与电弧中心偏差间关系模型.研究了以比色图像偏心作为检测对象的优异特性,给出了模型在某一焊接工艺参数条件下的数值解,发现模型的输出与输入有很好的线性关系.仿真试验证明以比色图像偏心可以代替焊缝中心偏差,为进一步研究比色图像偏心算法的实际应用打下理论基础.     

等离子电弧力的研究

从等离子电弧力的角度 ,探讨了等离子弧焊接工艺参数及其匹配的内在联系与规律性。在不同工艺条件下 (焊接电流、等离子气流量、电极内缩量以及喷嘴高度 )对等离子电弧轴向力进行了测量。并通过显著性分析 ,定量地认识和描述了各工艺参数对电弧轴向力的作用和影响。进而指出了获得稳定的小孔型等离子弧焊接过程的必要条件。本文的工作对于等离子弧焊接工艺参数的匹配及其过程的优化有重要的指导意义。     

铝合金交流脉冲双面弧焊工艺试验及特点分析

通过工艺试验,详细分析了LYl2CZ铝合金板交流脉冲等离子弧（PA）-钨极氩弧（GTA）双面弧焊（DSAW）的工艺特点。通过与常规钨极氩弧焊和等离子弧焊工艺比较,发现该工艺可以显著增加熔深,减小焊后热变形,提高焊接生产效率。分别采用多孔喷嘴和单孔喷嘴进行了对比试验,其中采用多孔喷嘴能够有效防止双弧的产生,采用单孔喷嘴能够获得较大熔深。当采用小孔型交流脉冲双面弧焊工艺焊接铝合金时,由于小孔的存在,焊接过程中阴极雾化效果降低,影响焊缝成形及质量。     

铝合金变极性穿孔型等离子弧焊工艺的热源模型

选用包含面高斯热源和圆柱体热源模型的组合热源模型去模拟变极性穿孔型等离子弧焊工艺的温度场．通过大量的工艺试验,分析主要工艺参数对铝合金变极性穿孔型等离子弧焊成形的影响．借助有限元分析手段,在热源模型和实际工艺参数之间建立了联系,并通过线性回归分析的方法将这种联系用数学方式表达出来．结果表明,变极性穿孔型等离子弧焊除了电流和行走速度外,离子气流量、钨极内缩量和喷嘴末端到工件表面的距离都是十分重要的工艺参数,对焊缝形貌特征影响很大．     

NTWV-based sensing keyhole dimension in plasma arc welding

During stable keyhole plasma arc welding, the pilot arc and the transferred arc exist at the meantime, and the arcs can be considered as a composition of two parts inside and outside the nozzle, respectively. Under the mechanical constriction and thermal contraction effects, the inside arc has certain arc length, electron density and arc profile etc. inducing constant tungsten-to-nozzle voltage. However, the arc outside the nozzle diverges at about 5 degrees and has certain characteristics similar to the free arcs. The nozzle-to-workpiece voltage （NTWV） depends mainly on the length of the arc, which gets bigger as increasing of the weld penetration and keyhole size. The NTWV sensor is developed for monitoring NTWV in real time. The welding experiments are designed to get different penetrations and keyhole sizes. It is found that as the weld penetration and the keyhole size increase, NTWV also increases linearly. The NTWV signals can be used as the feedback variable in automatic control of keyhole plasma arc welding.     

三丝间接电弧焊电弧形态及焊缝成形分析

气体保护三丝间接电弧焊是一种新型的焊接方法，电弧建立在主丝与边丝之间，工件不连接电源.文中建立了稳定的三丝间接电弧，针对焊缝侧壁熔合问题，分析了不同焊丝分布方式产生的电弧形态对侧壁熔合的影响；针对焊缝层间熔合问题，采用后置钨极的方法实现了焊缝层间熔合.结果表明，主丝与边丝送丝速度与熔化速度相匹配，可建立稳定的三丝间接电弧；焊丝分布Ⅳ沿焊接方向的电弧偏向两侧壁，垂直于焊接方向的电弧形态集中，电弧稳定性好，可实现焊缝侧壁均匀熔合，熔合深度为1~1.2 mm；施加后置钨极，可实现焊缝层间熔合，焊缝抗拉强度为420 MPa，断裂位置发生在母材.