熔滴热焓量分布模式对熔池流场的影响

通过对熔滴过渡工过程的能量和动量分析,建立了熔滴热焓量在表面变形熔池内部的分布模式,以此为基础采用数值模拟技术研究了熔通过渡类型和表面活性元素对ＭＩＧ焊接熔池流场的影响,揭示了溶滴过渡类型和表面活性元素与ＨＩＧ焊接熔池流场的相互影响规律,并对计算模型的可靠性进行了实验验证。     

焊接热输入对HQ130钢焊接热影响区组织硬度的影响

ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分,本文以作者提出的焊接热输入分布模型为基础,建立了熔流场和温度场的数值分析模型,采用数值模拟技术研究了焊接热输入对ＨＱ１３０钢焊接热影响区（ＨＡＺ）组织和硬度的影响规律,给出了不同焊接热输入时ＨＡＺ不同部位奥氏体晶粒尺寸及组织和硬度的计算结果,实验表明,ＨＱ１３０钢焊接热循环及ＨＡＺ组织,硬度的计算值和值吻合良好。     

GMAW焊接传热及其对HAZ奥氏体晶粒长大过程的影响

精确分析熔化极气体保护电弧焊（ＧＭＡＷ）焊接传热过程的前提是对施加于工件表面上的焊接热输入分布模式有一个恰当的、合乎实际的描述。本文作者根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池的交互作用,建立了双峰分布的电弧热流密度分布模型,确定了熔滴热焓量在熔池内部的分布区域。以此为基础,建立了ＧＭＡＷ焊接传热的数学模型,给出了焊接热影响区奥氏体晶粒长大的动力学方程。采用数值模拟技术研究了低碳钢和ＨＱ１３０钢ＨＡＺ的     

高强铝合金的MIG以及激光MIG焊接工艺对比

以20 mm厚的2519-T87高强铝合金为研究对象,研究了熔化极惰性气体保护焊 (MIG焊)和CO2激光-MIG复合焊的焊接效率、组织以及力学性能之间的区别.结果表明,激光-MIG复合焊的焊接效率是MIG焊的5倍,焊接熔深更大,接头的抗拉强度也提高到母材的70%以上,而MIG焊接头抗拉强度仅仅只有母材的60%左右.由于复合焊的热输入比较小,而且熔池的熔融金属的流动情况以及温度梯度与MIG焊有很大的不同,复合焊的焊缝组织比MIG焊的更加细小,接头处的也没有发现MIG焊接头中出现的等轴晶区.     

熔滴冲击力对MIG焊接熔池表面形状的影响

建立了熔化极惰性气体保护电弧焊焊接熔池流场与热场的数值分析模型，分析了熔滴冲击力对ＭＩＧ焊接熔池表面形状的影响规律，提出了计算焊缝余高部分和熔池几何参数的算法。定量分析了熔滴到达熔池表面时，其冲击力对焊缝和熔池形状的影响。低碳钢平板ＭＩＧ堆焊工艺试验结果表明，计算值与测试值吻合。     

激光功率对激光-双丝脉冲MIG复合焊接电弧形态及熔滴过渡的影响

通过搭建激光-双丝脉冲MIG复合焊接系统,利用高速摄像与电信号采集系统对激光-双丝脉冲MIG复合焊接在不同激光功率下的电压电流信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对焊接过程的电弧形态、熔滴过渡过程的影响.结果发现,由于激光等离子体与电弧等离子体的相互作用,电弧形态和熔滴受力状态发生改变.随着激光功率的增大,激光对电弧的吸引能力增强,促进熔滴过渡的等离子流力竖直向下的分力减小,熔滴过渡频率降低.     

AC MIG与DC MIG焊接工艺及控制的分析

比较分析了DCEP P MIG焊与DCEN MIG焊的焊接现象,在此基础上,解释了研究开发AC P MIG焊的意义。AC P MIG焊克服了DCEP MIG焊时容易产生的磁偏吹现象,且比DCEP P MIG焊的焊丝熔化速度快、焊缝熔深浅。AC P MIG焊有多种电流模式,其交流电流负极性比率AC I EN％主要用于控制焊缝熔深,其交流电流正极性脉冲Ip主要用于控制熔滴过渡,最理想的是1周1脉1滴的熔滴过渡形式。根据有关的研究表明,在相同送丝速度的条件下,AC P MIG焊的焊缝熔深随AC I EN％增加而减小,焊缝表面光泽好,焊丝熔化金属热含量低等,这些特点最适宜用于焊接薄板。     

铝脉冲MIG焊亚射流过渡自适应控制熔滴过渡行为分析

在铝脉冲MIG焊亚射流过渡的自适应控制条件下,研究了亚射流过渡的熔滴过渡行为.对不同脉冲MIG焊参数条件下产生的短路过渡、亚射流过渡以及射滴过渡行为进行了电参数波形检测和高速摄像,研究了亚射流过渡发生的条件,分析了在熔滴过渡过程中主要作用力的影响以及表面张力在熔滴形成和过渡过程中的重要作用,指出自适应控制进程中应注意控制的精确化以适应铝MIG焊亚射流过渡较窄的工作区间.结果表明,精确控制焊接参数可以使电弧运行于亚射流过渡的范围并保持亚射流过渡过程的稳定.     

激光-MIG电弧的复合作用及对熔滴过渡的影响

试验研究激光与MIG电弧的相互影响与相互作用,以及激光的加入对MIG电弧形态与熔滴过渡形式的影响.搭建了YAG激光-脉冲MIG电弧复合焊接试验系统,进行了焊接试验并同步采集了焊接过程中的电信号和高速摄像图片信号.通过分析电信号和高速摄像图片可以发现,对于一脉一滴的焊接过程,加入激光后熔滴过渡形式由一脉一滴变为两脉一滴过...     

奥氏体不锈钢焊缝金属的电化学腐蚀性能

采用PASTAT30型恒电位仪测试了SUS 316奥氏体不锈钢钨极氩弧焊TIG,熔化极氩弧焊MIG和钨极氩弧焊加填丝TIG M焊缝金属的电化学腐蚀性能.结果表明,在质量分数9.8%H2SO4溶液中,母材及焊缝的抗电化学腐蚀能力由大到小的顺序为母材＞TIG M焊缝＞MIG焊缝＞TIG焊缝,在质量分数5.0%HCl溶液中为母材＞MIG焊缝＞TIG M焊缝＞TIG焊缝,由此可知TIG焊缝金属的抗腐蚀能力最弱.由Tafel曲线可知,SUS316奥氏体不锈钢在H2SO4溶液中的钝化区间较长,在HCl溶液中的钝化区间很短暂,所以不锈钢在盐酸溶液比硫酸溶液中抗腐蚀性能差.晶间腐蚀试验结果与9.8%H2SO4溶液中电化学腐蚀试验结果相同.     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.     

Improving fatigue performances of structures welded using the Stressonic® (ultrasound peening) compared with the tig refusion process

A new coaxial plasma MIG welding system is developed for the purposes of improvement of weld bead, reduction of spatter and fume generation. Welding power sources of MIG and plasma, wire feeding equipment and a coaxial plasma MIG welding torch are described in detail. The metal transfer of plasma MIG welding in aluminium is observed and compared with that of pulsed MIG welding. Although one droplet per pulse is obtained by both processes, plasma MIG welding shows more smooth metal transfer than pulsed MIG welding. The result shows that spatter and fume generation are drastically reduced, and clean and good weld bead appearance is obtained by the new system.     

T91钢管TLP与TIG+MIG焊接接头组织与性能

分别采用瞬时液相扩散焊(TLP)和TIG+MIG对T91钢管进行焊接,通过对比试验,分析了TLP和TIG+MIG焊接接头在力学性能和显微组织上的差异.结果表明:采用TLP焊接T91钢管时,接头抗拉强度和抗弯强度均强于TIG+MIG焊接;接头组织更加均匀细小,与母材接近.得出更低的焊接温度、更短的高温停留时间、合金元素均匀扩散和等温凝同使得TLP焊接接头性能优于TIG+MIG焊接接头.     

Tandem MIG welding of aluminium alloys

Welding processes used in transport system manufacturing, such as the automotive industry, have in recent years seen a pronounced trend towards fabrication of lower-cost welded structures through efficiency enhancement focused on weld quality improvement. In this context, arc welding processes providing sufficient weld reinforcing ability, while allowing higher-speed welding are expected to emerge. In welding of aluminium alloys, MIG welding conferring superior economy and profitability holds out particularly high expectations, in future set to be the mainstream process for fabrication of welded structures. In MIG welding, however, straightforward adoption of higher welding speeds for efficiency enhancement purposes leads to loss of joint quality and weldpool turbulence due to increased current. Welding speeds therefore normally have an upper limit of around 1.5 m/min.¹ More recently, however, further welding speed increases have been sought through improvement of wire feed¹ and power supply² systems.     

Study on metal transfer behaviour in metal inert gas arc welding with activating flux for magnesium alloy

Abstract

The investigation on the influences of the KCl, TiO₂ and CaCl₂ fluxes on the metal transfer and the spatter loss in metal inert gas (MIG) welding of magnesium alloy is carried out. The results indicate that KCl flux favours the stability of metal transfer and reduces the spatter loss, whereas the extension of the period of metal transfer and the aggravation of the spatter loss are produced by CaCl₂ flux, compared with MIG welding. For TiO₂ flux, the metal transfer behaviour and the spatter loss are similar to those of MIG welding. The reason for promoting the metal transfer on KCl flux is that the increased electromagnetic force resulted from the enhancement of the welding current. In addition, for MIG welding with the KCl or CaCl₂ flux, the arc conductivity is affected together by the metallic atoms and the chlorine atoms contained in the two fluxes.     

Increase in weld penetration depth by two Nd: YAG laser beams combined

Summary

As part of current R&;D work focused on developing the intelligence of arc welding robots, this paper deals with the problem of weldpool sensing and control. To obtain high‐quality welding, it is important to control the weldpool depth in robot welding regardless of any external disturbance, such as irregular groove gap. The method of controlling the weldpool depth without a mathematical model is discussed.

Since it is difficult to measure the weldpool depth directly, it is estimated from the weldpool surface shape, groove gap, and welding current. A neural network is used to estimate the weldpool depth without a mathematical model. The weldpool depth is controlled from the output of the neural network using the fuzzy controller. Neural network and fuzzy controller application is validated in welding experiments.     

高速列车用铝合金三元气体保护焊技术

研究了氩氦氮三元气体保护焊条件下的铝合金焊接技术,获得了高质量的焊接接头.结果表明,三元气体保护焊电弧收缩显著,溶滴过度稳定,改变铝合金MIG焊的电弧能量密度与温度分布,相对纯氩气体保护焊同等焊接电流下熔深显著增加,熔池流动行为及接头组织改善,冲击韧性和疲劳强度显著提高,阴极清理范围窄,焊缝表面光泽度高,电弧焊焊接操作性好.试验表明三元混合气体保护焊可以提高铝合金焊接质量,具有很高的工程应用价值.     

稀土元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

研究了Sc,Zr元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响。建立了MIG电弧二维数值分析模型,模拟出电弧温度场的分布情况,电弧最高温度超过20 000 K,且温度分布存在较大的温度梯度,说明高温电弧对合金有益元素有一定的烧损作用。采用合金元素不同的焊丝ER5356,ER5B06和ER5B71作为填充材料,对2 mm厚新型Al-Mg合金进行MIG焊接试验,研究高Mg焊丝添加不同稀土元素对焊接性能及组织的影响。结果表明,使用3种焊丝均可获得性能优良的焊接接头,使用ER5B06焊丝的接头力学性能得到一定提升,但焊缝晶粒细化效果不明显;使用复合添加Sc,Zr微量元素的ER5B71焊丝,接头晶粒能够有效细化,力学性能进一步得到提升。3种焊丝中,采用ER5B71焊丝的焊接接头强度最高,焊接系数为83%,焊接接头中起到细化晶粒作用的析出相以Al3(Sc,Zr)为主。同时,无论采用哪种焊丝,焊接热影响区未发生明细的晶粒粗化,说明在母材中加入一定的Sc,Zr微量元素,可提升合金材料抗软化能力,有效抑制热影响区再结晶行为。 创新点： 采用电弧物理数值模拟和进行试验结合的方法,进行研究论证,使研究内容充实,有理论深度,更具说服力;选择具有稀土元素的铝合金和焊丝作为研究对象,对新材料及焊材的研发具有一定指导意义。     

铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.