6N01铝合金高频脉冲电流复合MIG焊接电信号和图像信号的采集与分析

采用高频脉冲电流复合MIG电弧对6N01铝合金进行平板堆焊,采集焊接过程中的电压、电流信号,采用高速摄像拍摄熔滴过渡过程,分析高频频率对焊缝成形和熔滴过渡的影响。结果表明:复合高频脉冲电流增加了焊缝熔深和熔宽,频率为45 kHz时最大。复合高脉冲电流消除了电弧电压信号陡升陡降情况,电弧更稳定,熔滴过渡时在焊丝末端的残留部分减少,提高了焊接传质效率。     

激光填丝焊焊丝熔入行为研究

激光填丝焊接技术因其特有的优点提高了其焊接经济性,在增材制造和修复领域具有广阔的应用前景。然而焊丝熔入行为对焊接过程的稳定性和焊缝成形质量有很大影响。基于高速摄像采集技术和焊接工艺试验系统研究了焊丝熔入行为和焊缝成形质量之间的内部联系。结果表明,焊丝送进位置和送丝速度是影响焊丝加热熔化机制和液态金属过渡行为的关键因素;根据光丝间距的变化液态金属过渡行为可分为大滴过渡、液桥过渡和铺展过渡3种形式,其中液桥过渡时焊接过程最稳定且焊缝成形质量最好。     

药芯焊丝CO2焊熔滴过渡现象的观察与分析

药芯焊丝CO2气体保护焊熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响.采用焊接过程的高速摄影技术和汉诺威焊接质量分析系统对药芯焊丝的熔滴过渡形态进行观察分析.证实随着焊接参数的变化,药芯焊丝可能形成排斥过渡、表面张力过渡和细熔滴过渡.在排斥过渡时,由于大熔滴在焊丝端部较长时间的停留,出现明显的熔滴自身的爆炸飞溅,气体的强烈逸出飞溅等现象,表面张力过渡是介于大熔滴的排斥过渡与细熔滴过渡二者之间的一种过渡形式.细熔滴过渡时,焊接过程稳定、飞溅小、焊缝成形良好、生产效率较高,是药芯焊丝理想的过渡形式.在细熔滴的过渡的条件下形成的渣柱对熔滴的过渡起着导向作用.     

高频交变磁场对大电流GMAW熔滴过渡和飞溅率的影响

在熔化极气体保护焊过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和焊丝伸出长度是提高焊接熔敷率的直接途径.但当熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,飞溅增大,焊缝成形变差.施加不同频率的纵向交变磁场,对焊缝成形进行控制.采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧形态和熔滴过渡,研究不同频率的磁场对熔滴过渡和焊接飞溅率的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式不同,产生飞溅的机理不同;外加频率为1 000 Hz纵向交变磁场时,电弧的旋转半径减小,电弧的挺度增大,旋转射流过渡时电弧更稳定,焊接飞溅率降低,焊缝成形改善.     

混合气体保护焊焊接过程电弧特性分析

通过焊接机器人在给定的试验条件下进行混合气体保护焊,采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并通过分析焊接过程的电弧特性找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:在给定的混合气体流量比的条件下,电弧电压会影响熔滴的过渡频率、电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等,而焊接电流则会影响焊丝熔化速度、焊缝熔敷率、过渡频率、飞溅大小、焊缝成形等。合适的焊接电流与电弧电压相匹配可以获得稳定的电弧、良好的过渡特性及美观的焊缝。     

脉冲喷射过程中的熔滴过渡状况

在脉冲喷射过程中,熔滴的状况主要取决于脉冲电流的大小和焊丝材质的类别。本文主要根据高速摄影的资料来谈谈不同材料的焊丝在脉冲喷射过程中的熔滴过渡状况。 1、脉冲电流:脉冲电流的大小,主要影响到每一次脉冲期间所能过渡的熔滴数量和熔滴的过渡速度以及熔滴金属的烧损量。若脉冲电流值较大,可能一次脉冲过渡几个熔滴,若脉冲电流值较小,可能     

激光填丝焊焊丝熔入行为特征

采用高速摄像技术和工艺试验相结合的手段进行铝合金光纤激光填丝焊焊丝熔入行为及工艺特性研究.分析了焊丝熔入行为及其主要影响因素,研究了送丝方式与送丝角度对焊缝成形及焊接过程稳定性的影响.结果表明,依据光丝间距的不同,焊丝熔入行为可分为3种典型特征,铺展过渡、液桥过渡和大滴过渡,其中液桥过渡最为理想;前置送丝焊丝熔化效率高,工艺窗口较宽;送丝角度影响焊丝吸收激光能量程度以及液态焊丝对液态熔池的冲击力的大小,随着送丝角度的增加焊缝背部熔宽有明显增加,而焊缝熔深基本不变.     

脉冲频率对TCGMAW熔滴过渡行为的影响

采用高速摄影与电信号小波分析研究了双丝共熔池熔化极气体保护焊（TCG-MAW）脉冲频率变化对焊接过程熔滴过渡方式和频率及焊缝成形的影响.结果表明,在文中焊接工艺参数下,脉冲频率较高（140 Hz）时,前丝熔滴过渡方式为射流过渡,后丝为射滴过渡;脉冲频率较低（40 Hz）时,前丝、后丝熔滴过渡方式均为射滴过渡;脉冲频率中等（60～100 Hz）时,前丝、后丝熔滴过渡方式均为射流过渡;脉冲频率在40～140 Hz变化时,前丝、后丝熔滴过渡基本上表现为一脉一滴形式.当脉冲频率大约在60～100 Hz变化时,焊缝成形较好.     

低频相位对双丝双脉冲GMAW熔滴过渡和焊缝成形的影响

为了提高双丝双脉冲熔化极气体保护焊(gas metal arc welding, GMAW)的焊缝成形质量,探究低频相位对熔滴过渡和焊缝成形的影响,在高频同步的前提下分别对低频同步和交替模式进行了试验. 通过高速摄影拍摄了低频同步和交替模式的熔滴过渡过程,再结合焊接过程中电流变化,分析了熔滴过渡对熔池的影响机制. 结果表明,交替模式可以减少熔滴的碰撞融合,进而减少大体积熔滴对熔池的冲击,减少了飞溅. 交替模式比同步模式的焊缝平整性更好,余高方差更小,鱼鳞纹规则,焊缝成形美观.     

激光填丝焊焊丝指向与焊缝成形关系的研究

针对首钢酸轧生产线激光焊接头断裂事故,发现焊缝成形存在不稳定缺陷。利用高速摄影手段,研究了焊丝指向对焊缝成形的影响规律。指出:当焊丝指向熔池中光束位置正下方时,焊缝成形最好,熔化焊丝过渡稳定顺畅;当焊丝指向熔池后方时,焊丝在进入熔池前已被全部熔化,熔滴经历产生、长大到滴落的循环,造成焊缝成形不稳定;当焊丝指向熔池前方时,焊丝熔化不够充分,也会造成焊缝成形的不稳定。分析确定,酸轧生产线焊缝成形不稳定现象由焊丝指向熔池后方所致。最终,制定了防止酸轧生产线焊接接头断裂的工艺措施,解决了接头断裂问题,每月为企业减少损失300多万元。     

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.     

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明,脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大,当脉冲频率大于100 Hz时,才能建立稳定的间接电弧;随着脉冲频率的增加,熔滴过渡路径的数量减少,更有利于形成均一的焊道;随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流变异系数减小,焊接电流和焊接电压的波动程度减小,三丝间接电弧焊的稳定性提高.     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

An analysis of butt joints in a railway viaduct

Summary

Undercut and/or humping are generated when the arc length in high-speed pulsed MAG welding is too high, and spatter is generated if it is too low. Refinement of the droplets from the wire and simultaneous maintenance of one droplet transfer per pulse avoid short-circuiting in a short arc and enable spatter and highspeed/high-efficiency welding to be rendered compatible with each other. The requirements are to maintain a stable droplet shape during one droplet transfer per pulse, to maximise the welding speed limit without spatter generation, and to develop a technology for arc length shortening at the limit of short-circuiting by wire droplet refinement as objectives basically centred on pulsed MAG welding. This paper describes an investigation of the factors controlling droplet transfer through a division being made into the driving force imparted to the droplets and the deformability of the weld metal receiving this force as well as a method of droplet refinement based on resolution of these aspects. Through the simple rectangular wave pulse of a high peak current being set for a short time using an inverter-type pulsed power source at a constant wire diameter to increase the electromagnetic pinch force, one droplet transfer per pulse is possible on condition that the droplet volume is reduced by around 30% as compared with that obtained using a conventional power source with a chopping transistor on the secondary side. To increase the droplet deformability, the wire composition can be changed to achieve one droplet transfer per pulse on condition that the droplet volume is reduced by 20%. These droplets also show the same surface tension as conventional droplets as well as a lower viscosity coefficient. Through a combination of a pulsed current waveform and improved wire properties, the droplet volume can be reduced to around one half that of conventional droplets. The critical speed of spatter- and defect-free welding is then increased as an improvement immediately applicable on an actual automotive mass production line.     

脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制

空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.     

变极性脉冲MIG焊的控制

研究变极性脉冲MIC焊的主要目的是控制形成浅焯缝,高效焊接铝合金薄板变极性脉冲MIG蚌的控制系统由逆史控制系统和单片机控制系统构成。控制系统协调控制电弧极性、电弧稳定性、焊丝熔化及熔滴过渡、电弧电压等焊接参数,获得稳定的焊接过程。变极性脉冲MIG焊在电弧EP极性时,利用脉冲电流熔化焊丝、形成熔滴过渡,电弧EN极性时电弧沿焊丝端上爬,EN极性电孤促进焊丝熔化、减小电弧对熔池的加热作用,减小焊缝熔深,焊接薄板时其有独特优势。