铝合金变极性等离子弧焊接工艺中的双弧现象

在铝合金变极性穿孔型等离子弧焊接工艺中，维弧电源对变极性电弧的稳定和工件受力状态有显著影响。在反极性时间内，部分主电流会通过维弧电源在喷嘴和工件之间形成自由电弧，产生双弧现象，增大喷嘴的烧损，同时，双弧的产生减小了反极性期间的等离子电弧力，使得电弧的穿透能力减小。     

2219铝合金变极性等离子弧焊接接头

采用变极性等离子弧焊接技术对2219铝合金进行焊接,并通过光学显微镜、硬度计等分析和测试其焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,2219铝合金采用变极性等离子弧焊接能得到良好的焊缝,焊缝组织晶粒比母材细小,焊缝区域硬度小于母材硬度。     

铝合金变极性等离子弧焊接的工况适应性

以2A14和5A06两种铝合金为研究对象,进行了铝合金变极性等离子弧焊接的工况适应性研究。结果表明,与5A06铝合金相比,2A14铝合金变极性等离子弧焊接时的工况适应性较强,对间隙、错边等参数的适应范围宽。两种材料的固液相温差、热导率、比热容等热学性能差异是导致工况适应性差异的主要原因。     

基于小孔特征图像处理的变极性等离子弧焊接工艺研究

铝合金变极性等离子弧焊是一种新型高效的焊接方法。针对等离子弧对焊接工艺参数的变化比较敏感的问题,建立了视觉传感系统用于实时采集和处理小孔图像,通过大量的焊接工艺试验探讨了等离子弧焊工艺参数对小孔特征及焊缝成型的影响。结果表明,采用合理的焊接参数并结合背面小孔视觉特征,可以实现铝合金的穿孔型变极性等离子焊接,并能够稳定地控制焊接过程。     

镁合金中厚板变极性等离子弧焊工艺

以5mm厚变形镁合金AZ31B板材为主要研究对象，研究变极性等离子弧焊接镁合金的工艺特点，得到了合理的焊接参数变化区间，并在此基础上分析焊接工艺参数变化对焊缝成形及接头性能的影响。试验结果表明，镁合金变极性等离子弧焊的焊接参数变化区间比较窄，受参数变化的影响较大。改变极性时宽比和阴极清理时间，不仅使工件的清理作用发生变化，而且对接头的抗拉强度产生一定的影响。通过合理选择焊接参数，可以获得理想的焊接结果，接头强度达到母材的90％以上。     

7075铝合金变极性等离子弧焊接头组织与性能

采用ER5183焊丝对厚度10 mm的7075铝合金进行变极性等离子弧焊,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试. 结果表明,7075铝合金变极性等离子弧焊接头成形良好,无明显的熔合区;热影响区的组织粗大,焊缝处和热影响区的硬度分别为120.9和125.9;焊缝处的抗拉强度为367.6 MPa,约为母材强度的62.4%,为焊接接头的薄弱环节.     

铝合金脉冲变极性等离子弧焊接工艺

研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA(variable polarity plasma arc,VPPA)焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 kHz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲. 以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法,对其进行焊接试验,并通过焊接接头拉伸性能测试、显微相组织分析及断口扫描电镜等手段对铝合金的焊接质量和接头性能进行了分析. 结果表明,由于高低频混合脉冲电流的周期性变化,对熔池产生搅拌、冲击作用,从而提高了焊接接头抗拉强度,细化焊缝晶粒组织,断口韧窝趋于均匀且密度增加,提高了铝合金焊缝质量.     

铝合金变极性等离子焊接电源的模块化设计

变极性等离子弧穿孔焊技术广泛应用于厚板铝合金构件的焊接。介绍了模块式铝合金变极性等离子焊接电源的构成、功能及特点。采用该电源对6～8mm厚铝合金试件进行了穿孔立焊工艺实验，结果表明：所设计的电源可靠性好、稳定性高，试件焊缝成形良好。     

厚板铝合金变极性等离子弧焊工艺

分析铝镁合金的焊接特性和变极性等离子弧焊的焊接特点及氩-氦电弧的特性,依据8～12 mm板厚5083的焊接经验,选用变极性等离子弧焊,分别采用氩气、氩气+氦气作为保护气体,对16 mm厚的5083铝合金进行焊接试验,通过优化焊接工艺参数,获得良好的焊缝成形;按JB/T 4730《承压设备无损检测》的要求对获得的焊接接头进行射线检测和渗透检测,通过机械性能试验验证焊接接头的机械性能,各项检测及试验结果均符合NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》的要求,获得的焊接工艺规范参数在高压封闭电器外壳筒体的焊接中稳定应用。     

微束等离子弧焊变极性电源

介绍了微束等离子弧焊变极性电源的工作原理,研制的电源不人有电流极性比可调和方波交流频率可调的功能,而且还具有正、负半波电流幅值独立可调和交流载波焊接的功能,输出焊接电流２～６０Ａ,适合地铝合金薄板的焊接。     

穿孔法变极性等离子立焊的收弧过程

研究了穿孔法等离子弧焊的收弧规律。发现焊接电流、离子气流量和焊接速度对收弧过程影响较大。在收弧阶段采用适当焊接电流，增大送丝速度，减小离子气流量和焊接速度，以增加焊接热输入，可以实现收弧弧坑的填充。对于不同厚度的铝合金，收弧阶段的规范参数有一最佳区间。研究了收弧坑的接头性能，其抗拉强度和伸长率均不低于中间焊缝。     

铝合金变极性等离子弧平焊工艺

分析了薄板铝合金变极性等离子弧平焊工艺稳定性机理。试验采用自行研制的变极性等离子弧焊接电源,对1060铝合金薄板采用变极性等离子弧平焊工艺,分析了在变极性等离子弧焊接过程中,焊接电流、离子气流量、送丝速度等参数对焊缝成形的影响,获得了良好的焊缝质量。     

自调整换向控制的变极性等离子弧焊接电源

介绍了所研制的具有自调整换向动能的大功率变极性等离子弧焊接电源。通过电源自动建择不同的换向控制策略，并辅以配套换向吸收电路，以达到大功率变极性等离子弧焊电源输出电流宽范围变化时，既具有高可靠性又保证输出变极性时电弧稳定性的要求。     

高强铝合金脉冲变极性等离子弧焊接头组织与性能

采用脉冲变极性等离子弧焊对厚度10 mm的7075铝合金进行焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究植入脉冲对焊接接头组织及力学性能的影响.结果表明,植入脉冲后焊接接头成形良好,由于高低频脉冲的周期性变化引起熔池液体强烈的搅拌作用,细化了焊缝的显微组织,强化相T相得到细化,提高了焊缝的抗拉强度和显微硬度,焊缝处的抗拉强度为397.9 MPa,约为母材强度的67.5%,比未植入脉冲时提高了5.13%,焊缝质量有所提高.     

变极性等离子弧焊电弧稳定性研究

本文较深入地分析了变极性（方波交流）等离子弧焊电弧稳定性问题，并在试验基础上提出了新的方法。克服了主电弧负半波时的主、维弧相互干涉和钨极烧损等缺点，提高了电弧的稳定性。在焊接铝、镁及其合金时阴极清理作用明显。     

铝合金变极性等离子弧穿孔焊过程控制

分析了铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺特点,提出了通过对焊接参数的精确控制,实现变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺的方法,并将焊接电流、离子气流量和焊接速度确定为变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程的被调节参数.保持穿孔熔池上热和力的动态平衡是调节焊接参数的根本依据,是实现变断面试件自动焊接的关键所在.采用单片机为核心的控制器对焊接参数进行实时调节,动态保持穿孔熔池上热和力平衡,实现了变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺.     

变极性穿孔等离子弧焊接系统的研制

介绍了铝合金变极性穿孔等离子弧焊接控制系统，利用80C196单片机作为控制系统的核心，研制了包括变极性电源、步进电机控制系统等部分在内的变极性焊接系统。该系统主要应用于铝合金变极性穿孔等离子弧焊接工艺。     

铝合金变极性等离子弧焊应力场数值分析

以传热学及热弹塑性有限元分析法为理论基础,利用ANSYS有限元分析软件,对铝合金变极性等离子弧焊接温度场、应力场进行数值模拟. 建立 "高斯+双椭球"热源模型,通过正反极性不同尺度热源模型的循环加载,实现对焊接温度场及其应力场较准确的计算;焊后在焊缝的纵、横方向选取不同的点进行残余应力实际测量. 结果表明,不同路径上焊接残余应力值其分布规律与理论基本相同;实际测量结果同计算结果进行比较,二者数值相差较小,说明数值分析的计算结果具有一定的理论指导意义.     

特高压开关铝罐体的变极性等离子弧焊接工艺方法

通过对16 mm厚5083铝合金罐体进行变极性等离子弧焊接工艺试验,分析了工艺参数变化对焊缝成形的影响,研究该铝合金罐体在不开坡口情况下分别采用氩气(需要焊前预热)和氦氩混合气作为保护气的变极性等离子弧焊接工艺,并制定出具体焊接工艺规范参数。试验结果表明,采用氦氩混合气作为保护气条件下焊接的工件,可以有效避免长焊缝预热不均、焊缝背面局部咬边等问题,同时可以降低热输入、提高焊接效率,焊缝质量达到正背面外观无缺陷、射线探伤Ⅰ级,能够满足高压开关罐体的设计要求。     

铝合金变极性等离子弧焊接的工况适应性

为克服厚板铝合金穿孔焊接熔池极易失稳的难题,该研究从厚板焊接时电弧温度场出发,旨在探究厚板穿孔焊接熔池稳定性的机理。通过建立三维数值模型,研究了焊接母材厚度分别为5 mm和16 mm下变极性等离子电弧的温度场、流场和电流密度分布。结果表明,随着板厚的增加,变极性等离子电弧温度场分布发生改变,5 mm板厚电弧温度的衰减情况为线性,而16 mm厚板焊接的电弧温度衰减情况为二次型,使得温度变化更加复杂。变极性等离子弧焊接5 mm厚度铝合金时,整个小孔熔池的电流密度呈1.0 × 10⁶ A/m²以上,但是在焊接16 mm厚板铝合金时,相同电流密度仅达到小孔深度的12 mm处。该研究有望对实现大厚度铝合金稳定焊接,拓宽变极性等离子弧焊接应用范围提供理论指导。