增量型PID恒流恒压控制的Plasma-MIG复合电弧焊接

Plasma-MIG复合电弧焊接对电源的外特性输出及焊接过程控制有着很高的要求,以VC++软件开发工具为平台,推导了适合于Plasma-MIG复合电弧焊接的增量型PID控制算法,实现了对复合电弧焊接过程控制及电源外特性的要求.结果表明,增量型PID恒流恒压控制能够满足Plasma-MIG对电源外特性的输出要求.Plasma电弧和MIG电弧并不是相互独立的,两者以共享的电磁空间、导电气氛和焊丝为媒介建立起耦合关系.Plasma-MIG复合电弧焊接过程中,增量型PID控制下的Plasma电弧能够自发的调节自身电参数,来稳定电弧空间的电流密度,使得焊接过程中无飞溅.采用控制后,Plasma-MIG复合电弧焊焊接过程焊缝铺展好,焊接过程稳定,焊缝成形好.     

低碳钢等离子-TIG耦合电弧高效复合焊接工艺性能分析

针对低碳钢材料焊接效率低的问题，提出了等离子-TIG耦合电弧焊接方法，通过设计集约化枪体结构促使等离子和TIG电弧在电磁力作用下实现稳定耦合，优化复合焊接热源特征，并研究了电弧形态、焊缝成形和力学性能.结果表明，等离子-TIG耦合电弧具有优异的深熔焊接特性，相对于等离子和TIG焊接方法具有更加合理的深宽比，且对熔滴、熔池有震荡搅拌效果，促使晶粒细化，并降低熔合区联生结晶倾向.使用5 mm厚Q235B钢板进行对接试验，实现了稳定的单面焊接双面成形，焊缝美观无缺陷且抗拉强度优于母材.     

激光/等离子电弧复合热源能量参数对钛合金焊缝成形的影响

在对钛合金激光/等离子电弧复合焊与单一激光焊的焊缝成形进行比较的基础上,研究了激光在复合等离子电弧后主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,随激光功率增大和焊接速度降低,复合焊与单一激光焊焊缝的横截面形貌均由钉形向近X形转变.与单一激光焊相比,复合焊焊缝的余高和咬边较大.激光/等离子电弧"协同效应"随激光功率和焊接速度变化而不同,从而影响复合焊焊缝的熔宽和熔宽比.随焊接电流从零增大到60 A,焊缝熔宽略有增大,而焊缝熔宽比基本保持不变.     

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.     

TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析

采用TIG-MIG复合焊电弧改善传统单一TIG及MIG焊的不足.基于PID闭环控制,实现恒流恒压外特性输出,从而实现TIG-MIG电弧复合.研究了复合电弧的电弧特性、熔滴过渡形式及不同极性接法对焊缝的影响.结果表明,TIG焊电弧对MIG焊电弧具有良好的维弧作用.TIG-MIG焊电弧复合熔滴过渡过程,TIG焊电弧稳定燃烧,为了保持最小的能量消耗而作用于熔滴上,对熔滴具有加热作用.直流反接具有良好的阴极雾化清理作用.TIG-MIG焊电弧复合能够有效降低焊接飞溅,促进焊缝铺展及成形,实现高效化、优质化的焊接.     

变极性等离子电弧压力的径向分布

变极性等离子焊接过程中产生的电弧压力将直接影响到熔池的形态以及最后的焊缝成形,因此对其的研究有着十分重要的意义.关于电弧压力径向上的分布规律的探讨,对于电弧以及熔池的力学分析及数值模拟也具有现实的指导意义.利用U形压力计测量了不同焊接电流条件下的变极性等离子弧压力沿径向的分布,讨论了其分布规律,认为变极性等离子弧压力的径向分布仍然属于高斯分布,而不是双面指数分布.同时发现,电弧压力随着电流的增加而增长,但是增长幅度趋于缓和.     

金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺

提高电弧穿透能力是等离子弧焊接领域的重要课题.自主设计并搭建了金属粉末再压缩等离子弧焊接新工艺试验平台,采集焊接过程电信号、视觉信号、弧光光谱信号等,并从焊缝成形、电弧电压、熔融金属过渡、弧光光谱等方面对金属粉末再压缩等离子弧焊接过程进行了初步的研究.在相同焊接电流195 A条件下,与常规等离子弧焊接工艺相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝熔深增加1.29 mm、熔宽减少1.65 mm、电弧电压升高0.63 V.在波长为230 ~ 270 nm范围内,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接中Fe和Cr元素的特征谱线明显增多. 结果表明,在相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力增强.     

超声频脉冲电信号耦合前后铝合金TIG堆焊接头特点

电弧堆焊作为一种低成本高效率的焊接方法在材料表面修复领域具有广阔的应用前景,文中将超声频脉冲电信号与低频交流TIG焊接电信号耦合,将超声能量引入TIG堆焊过程,改善铝合金TIG堆焊质量. 对超声频脉冲电信号耦合前后5083铝合金TIG堆焊焊缝成形、组织及硬度进行对比. 结果表明,随超声电源输出电压的增大,焊缝成形向熔宽减小、余高增大的趋势变化. 超声作用后,晶粒尺寸发生了一定变化,但晶粒形态无明显变化. 熔合区的晶粒细化最显著;焊缝区及热影响区的晶粒细化不明显,相反,随超声电源输出电压的增大,晶粒明显粗化. 熔合区及热影响区的第二相分布呈聚集现象. 超声作用对晶粒内部Mg元素的分布影响较大,增大超声电源输出电压,Mg元素在晶界处的偏析减弱. 硬度测试结果表明,超声频脉冲电信号耦合后焊缝硬度增大.     

Plasma-MIG复合电弧焊接技术发展

随着交通运输、航空航天、海洋工程等行业的快速发展,对于高效化、高质量化的焊接生产提出了更高的需求.复合热源的产生对于实现高效化,高质量化的焊接展开了广阔的发展前景.Plasma-MIG复合电弧焊接特点在于焊丝熔化速度快、无飞溅、焊接过程稳定,焊缝成形美观、气孔少、晶粒小、接头质量高,是一种高效化、高质量化的复合热源焊接工艺.简要介绍了Plasma-MIG复合热源的研究进展及应用现状,并对未来该焊接工艺的发展趋势进行了分析评价.     

交直流混合VPPA特性及铝合金立焊工艺

厚板铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊工艺中,由于焊接电流大,长时间焊接时钨极的烧损量大,严重影响厚板大结构自动焊接质量.为此提出了通过交直流混合输出减少钨极烧损,同时提高焊接质量的新型铝合金变极性等离子弧穿孔焊接方法.该方法在保证氧化膜清理的前提下,减小了因反极性时间过短电弧在极短时间内两次过零造成的等离子弧力下降和过大的感应电动势对开关器件的损害.其次交直流混合输出电弧具有低频调制效果,起到熔池振荡、细化晶粒的作用.在实现交直流混合VPPA软硬件功能基础上研究了交直流混合VPPA等离子弧力学特性、焊接过程稳定性及焊缝成形机理.通过对焊缝显微组织及焊缝成形检验发现,交直流混合输出时焊缝晶粒细化,焊缝成形美观,实现了减少钨极烧损和提高焊缝质量双重目标.     

旁路耦合微束等离子弧热特性及焊缝成形特点

针对传统微束等离子弧焊中焊丝熔敷率与焊接电流不能解耦的局限,提出旁路耦合微束等离子弧焊方法.通过给外填焊丝添加一电流,使焊丝与焊枪钨极间产生一个旁路电弧,实现熔化母材热量与熔化焊丝热量的解耦,确保熔化母材电流稳定的同时提高填充焊丝的熔化速度.对旁路耦合微束等离子弧焊的熔敷率、母材热输入及焊缝成形质量进行试验研究.结果表明,该方法既保持了传统微束等离子弧焊的优点,又在提高焊丝熔敷率的同时降低母材的热输入;并在其它焊接参数保持不变时,随旁路电流的增加,焊缝的熔宽、熔深和稀释率减小,余高和成形系数增大.     

Hybrid laser arc welding of X80 and X120 steel grade

The aim of the present work was to investigate the possibilities of hybrid laser arc welding regarding reliable production of longitudinal welds of high strength pipe steels X80 and X120 and to evaluate achievable mechanical properties of laser hybrid welds. The study focused on weld toughness examination in low temperature range up to ?60°C. Suitable filler materials were identified in the context of this task. It could be shown that metal cored electrodes guaranteed sufficient Charpy impact toughness at low temperature for both investigated materials. Modern arc welding technologies such as modified pulsed spray arc were used to promote deeper penetration of the filler material into the narrow laser welding gap. Edge preparation with a 14 mm deep root face was considered as optimum, because no penetration of the filler material could be detected beyond this depth limit, and therefore, any metallurgical influences on the weld metal properties through the welding wire could be excluded.     

厚壁焊接钛管的等离子填丝+脉冲TIG双枪焊接工艺研究

钛及钛合金厚壁焊管是海水淡化和海洋工程等行业的主要部件.采用前置直流等离子填丝+后置脉冲TIG电弧的双枪焊法,无耦合的等离子焊+TIG焊形式利用等离子弧焊与TIG焊的优点实现了大口径壁厚4 mm的TA1焊接钛管的优质、稳定焊接.结果表明,随着等离子气体流量的增加,直流等离子填丝焊的熔深增加,厚壁钛管全熔透;后置TIG电...     

High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate

A TIG–MAG hybrid arc welding process was proposed to achieve high speed welding. The influences of hybrid arc welding parameters on welding speed and weld appearance were studied through orthogonal experiment and the microstructures and mechanical properties of weld were tested and compared with that of the conventional MAG weld. The TIG–MAG hybrid arc welding speed could reach up to 3.5 m/min for bead-on-plate welding of 2.5 mm thick mild steel plate under the condition of high quality of weld appearance and 4.5 m/min for butt welding of 2 mm thick mild steel plate, respectively. The mechanical properties of hybrid arc weld were not lower than that of the conventional MAG weld. The assistant TIG arc could effectively stabilize the MAG welding current and MAG arc voltage in high speed TIG–MAG hybrid arc welding process. The stable hybridization obtained by balance between TIG and MAG welding current and proper wire-electrode distance was a key factor to stabilize the welding process.     

双电弧共熔池脉冲GMAW电源的复合外特性

利用自行研制的双电弧软开关脉冲GMAW装备,从弧长控制、熔滴过渡以及焊缝成形等角度对双电弧脉冲GMAW三种复合外特性进行了试验研究.结果表明,主机I-I,从机I-I复合外特性的熔滴过渡均匀,可控性好,但电弧自调节作用较差,适合薄板高速焊接;主机U-I,从机U-I复合外特性的熔滴过渡可控性欠佳,但电弧自调节作用较强,较适合大参数厚板焊接;主机I-I,从机U-I复合外特性中主机的熔滴过渡可控性好,电弧自调节能力有限,从机的电弧自调节作用较强,但熔滴过渡可控性欠佳.     

铝合金P-MIG焊接电流对电弧形态的影响

通过对铝镁合金进行脉冲氩弧焊(P-MIG),在相同平均电流和平均电压工作条件下,调节不同峰值电流和基值电流,获得了不同的电弧形态.峰值电流对电弧形态有着重要的影响,而基值电流基本没有影响.基值电流是维持电弧燃烧的参数,在基值时间阶段,必须给定一个足够大的基值电流才能维持电弧的稳定燃烧.文中定义了电弧形态的表征值,针对电流对电弧形态表征值的影响进行了分析.峰值电流是决定电弧温度和脉冲能量的重要参数,铝合金电弧充分燃烧时电弧长度、电弧宽度和电弧纵向截面面积随着峰值电流增加而增加.

Abstract：

Under the same average welding current and welding voltage, by regulating the different based current and peak current, the Al-Mg alloy was welded with Al-Mg filler wire. The photos of welding arc were obtained by using high-speed video photography.Peak current has great influence on the shape and characteristics of the arc. With increasing the peak cunent value, rotated arc appears and pulsed rotated metal transfer behavior occurs. Based current has little influence on the arc shape. Base current is the important parameter for keeping arc burning. At pulse off time, it must be given base current value which is large enough to keep the arc burning stably. In this study, the arc shape is defined by arc length, arc width and arc portrait cross-section area, which will be influenced by the weld current. Peak current is important parameter of arc temperature and pulse energy. The study shows that when the arc is burning at pulse on time, the arc length, arc width and arc pomait cross-section area increase with raising peak current.     

异种型号焊丝的铝合金变极性穿孔等离子弧焊缝的组织特征

采用ER4043焊丝作为填充金属,利用变极性穿孔等离子焊接技术制备了2A12铝合金穿孔焊缝,并通过外观和探伤检验了焊接质量.通过扫描电镜和透射电镜等观察并分析了焊缝组织与母材金属的差异,认为焊缝组织由焊丝和母材金属两者熔合而成,并且其强化相也由2种合金材料的强化相组成.在热影响区附近存在较窄的过时效区,并且热影响区内部...     

铜钢异种材料等离子弧焊接头性能

采用LHM-200等离子弧焊机对1 mm紫铜与低碳钢异种材料进行了熔透型等离子弧焊试验,得到了内部无缺陷、外观成形良好的接头.观察了接头的显微组织,并分析了工艺参数对接头力学性能的影响.结果表明,焊缝区中心显微组织呈细胞群状,界面两侧的组织特征呈现显著的不同,焊缝与铜侧界面没有明显的熔合线,局部呈漩涡状,钢侧与焊缝连接处出现了明显的分界线;最佳工艺为焊接电流为65 A,焊接速度为0.4 cm/s,离子气流量为0.7 L/min,此时接头抗拉强度可达176 MPa,试样断裂于铜母材热影响区.     

SiO2活性剂对不锈钢钨极氩弧焊电弧现象的影响

通过研究SiO2活性剂TIG焊焊接不锈钢过程中电弧形态、电弧电压及焊缝几何形状的变化,分析了SiO2活性剂钨极氩弧焊电弧等离子体形态、电弧空间电场强度、电弧温度、电弧电流密度及电弧力的影响.结果表明,SiO2活性剂使TIG焊电弧等离子体收缩,加热区域及电弧力更加集中,同时电弧空间电场强度、电弧温度及电流密度显著提高,导致焊缝几何形状变化,但焊道熔宽未发生明显变化.