工艺参数对空心阴极真空电弧电子温度影响

为了研究空心阴极真空电弧等离子体特性,通过光谱仪获得了空心阴极真空电弧的发射光谱分布,同时利用相对强度法计算了电子激发温度.结果表明,空心阴极真空电弧等离子体主要由氩离子、氩原子构成;随着放电气压的降低和焊接电流的增加,空心阴极真空电弧的离子浓度逐渐增加;在一定气体流量下,空心阴极真空电弧的电子激发温度随着焊接电流的增加而升高;在低气体流量、大焊接电流时,电子激发温度较高;随着放电气压的升高,空心阴极真空电弧的电子激发温度逐渐降低.当焊接电流较大和气体流量较低时,空心阴极真空电弧的轴线附近的氩离子谱线强度较高,并且其径向分布梯度较大.     

电弧气体中CO_2含量对大功率激光复合焊等离子体及熔深影响的研究

文中采用大功率CO_2激光-熔化极电弧复合焊,以12 min厚船用E级钢板为试样进行堆焊,通过在电弧气体Ar中加入不同体积分数的CO_2,研究CO_2含量对激光电弧复合焊等离子体及焊缝熔深的影响。试验结果表明,电弧气体CO_2体积分数为15%与25%时,焊接过程等离子体比5%CO_2时有所减小;与此同时焊缝熔深有所增加。15%CO_2,25%CO_2时,焊缝熔深与5%CO_2相比分别增加3%,5.1%;25%CO_2时,焊缝熔深与15%CO_2相比增加2%。     

熔化极气体保护焊电流与电压调节

在应用熔化极气体保护焊的基础上,分析焊接电流和电弧电压对焊缝成形的影响,探究焊接电流与电弧电压匹配对焊接电弧特性的影响规律,总结正确调节焊接电流与电弧电压的基本方法和操作技能,正确调节焊接电流与电弧电压是熔化极气体保护焊技术推广与应用的关键因素。     

基于图像的电弧波动行为表征及保护气体流量影响规律

焊接电弧的波动行为影响焊接工艺过程的稳定性和焊缝成形质量。借助于高速摄像并采用图像处理技术,提出了一种基于电弧图像特征的电弧波动幅度半定量表征方法,研究了保护气体流量对电弧波动的影响规律。试验和分析结果表明,受保护气流影响,电弧的波动行为以横向(电弧宽度方向)波动为主,且随着焊接电流的增加,电弧的综合波动幅度明显下降,但横向波动的比重增大。随着保护气体流量的增大,电弧的波动幅度增加,小电流焊接时,电弧波动对气体流量的变化更为敏感。研究结果可为实际焊接中的保护气体流量选择提供参考和依据。     

焊接电流对双丝间接电弧焊电弧特性的影响

主要研究了焊丝伸出长度对焊接电流、电弧电压以及焊接电流对双丝问接电弧气体保护焊电弧特性的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;双丝间接电弧气体保护焊负极焊丝的熔化速度随着焊接电流的增加而明显增大,正极焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而缓慢增大,两者均随着电弧电压的增加而减小;随着焊接电流的增大熔滴变细;双丝问接电弧气体保护焊有多种电弧形态。     

铝合金激光-电弧双面焊接头特征分析

采用激光-电弧双面焊工艺进行铝合金焊接试验,发现该工艺不仅可以获得稳定可靠的焊接过程与美观的焊缝成形,还可以有效地增加接头熔深和降低焊接成本。主要研究了焊接参数对双面焊接头特征的影响。结果表明,激光功率增加时,双面焊两侧的熔宽都以同样的趋势增大;焊接电流增大时,电弧侧熔宽的增加趋势明显大于激光侧;增加激光功率或提高焊接电流都会引起焊缝最小熔宽的增大,且焊缝最小熔宽的深度也发生一定的变化。随焊接速度的提高,激光侧的深宽比增加,而电弧侧的深宽比减小。     

双TIG活性电弧焊接工艺

提出双TIG活性电弧焊接方法,采用2支TIG焊枪前后排布,前置焊枪的焊接电流小于后置焊枪,且在前置焊枪保护气中混入少量O2,使电弧具有活性。对5 mm厚SUS304奥氏体不锈钢板进行焊接工艺试验。结果表明,与相同条件下的TIG焊接相比,双TIG活性电弧焊接焊缝熔深明显增加,焊缝表面成形良好;随着O2流量的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽先减小后增加;在保持总电流不变的情形下,随着后置焊枪电流增加(前置焊枪电流减小),焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽持续增加;随着弧长的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽逐渐增加;当钨极间距从3 mm开始增加时,焊缝熔深逐渐减小,熔宽逐渐增加;而随着焊接速度的增加,焊缝熔深和熔宽都减小。O的混入对焊缝组织无明显影响。相比母材而言,焊缝冲击韧性有所下降。该方法能在高于普通TIG焊接速度的条件下实现深熔焊接。 创新点： 提出双TIG活性电弧焊接,2支独立的焊枪在焊接方向的平面内前后排布,前置焊枪焊接电流小于后置焊枪,前置焊枪采用Ar+O2作为保护气体,后置焊枪采用纯Ar作为保护气体,从而使电弧具有活性;在高于传统TIG的焊接速度下,焊缝熔深明显增加,可实现5 mm 厚的不锈钢板完全焊透。 高速焊接时能消除驼峰和咬边等缺陷,明显提高焊接生产率。     

铝合金活性MIG焊接电弧行为及微观组织分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对铝合金活性熔化极气体保护焊电弧状态进行了分析,发现活性熔化极气体保护焊电弧收缩,电流密度提高.对铝合金活性熔化极气体保护焊焊接接头微观组织进行了分析,与熔化极气体保护焊方法相比,结果表明,透射电镜和面扫描分析表明活性剂的添加没有改变强化相的种类,不会影响焊缝中各种组元的成分含量,同时也对Mn,Cr,Ti等元素的分布没有影响.     

微量氮对5086铝合金MIG焊接性能的影响

文中采用纯Ar,75% Ar+25% He,Ar+N₂三种保护气体对5086铝合金进行了MIG焊接,研究保护气体对5086铝合金焊缝熔深以及对接接头力学性能的影响,通过焊接过程高速摄像、XRD试验,探讨保护气体对5086铝合金焊缝熔深影响的机理.结果表明,纯氩气相比,氩气中加入微量氮气显著增加焊缝熔深进而提高铝合金MIG焊的焊接效率,同时其焊缝质量及力学性能未受影响.其原因为:氮化铝的出现将阴极斑点固定在氮化铝出现较多的焊缝区域,使电弧阴极区相对稳定集中,增加电弧能量密度;氮化铝可以抑制阴极区金属铝蒸汽所带走的阴极区能量损失.     

空心阴极真空环境焊接研究进展

空心阴极真空弧方法能够在低气压条件下形成电弧放电,作为一种真空焊接或太空焊接的工艺方法已经引起了国内外的研究.文中综述了空心阴极真空弧焊技术的研究进展,从真空弧的热物理性能、焊接工艺等方面归纳分析了空心阴极真空弧焊过程产生机理的研究现状,介绍了空心阴极真空弧焊的基本特征以及焊接工艺性能,对于进一步揭示空心阴极真空弧焊接机理及控制焊接质量具有重要意义.     

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.     

活性MAG焊电弧特征及熔池流动分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对活性熔化极气体保护焊电弧状态和熔池表面形态进行了采集和分析,用钨粒子示踪法进行试验,分析了电弧形态和熔池流动.结果表明,活性熔化极气体保护焊电弧收缩显著,电弧形态更加集中,熔池内部液态金属的流动方向为从熔池周边向中心流动,熔池流动更为有序.对于钢的活性熔化极气体保护焊方法,熔池流动行为改变是增加焊接熔深的主要因素.     

钨极几何特征对电弧与熔池热力行为的影响

电弧热力行为是影响液态金属流动,调控焊接质量的关键要素.利用高速摄像与数值模拟相结合的研究方法,系统分析了空心钨极与实心两种电极特征对电弧热力分布特征的影响.结果表明,焊接电流为350 A时,实心钨极焊缝呈现出深而窄的焊缝成形特征,空心钨极焊缝呈现出浅而宽的焊缝成形特征;距试板表面1 mm,实心钨极与空心钨极电弧沿水平方向的温度场和压力场均呈典型高斯分布特征,中心位置处空心钨极电弧的温度值和压力值分别为实心钨极的61.9%和23.5%;中轴线上实心钨极电弧压力分布呈U形特征,空心钨极电弧压力分布呈N形特征;构建的电弧与熔池强耦合分析模型与实际情况之间具有较好的一致性,可实现对电弧和熔池热力行为的分析与预测.     

VP PMIG焊接电弧能量控制

研制了基于DSP控制的逆变式交流脉冲MIG焊接系统,并用于薄板铝合金焊接.对电弧形态、焊丝熔化速度、焊缝尺寸的影响规律等进行了实验研究.实验表明,随着EN极性占整个变极性电流周期比率提高,焊丝熔化速度增大,电弧热输入减少,焊缝熔深变浅.这些特征可以用于解决薄板焊接的烧穿问题.     

激光与电弧相互作用时的电弧形态及焊缝特征

激光与电弧的复合热源在焊接过程中，由于激光的压缩与引导作用，可以在焊接速度增加时，电弧仍然较稳定。在去掉激光同轴保护气流而只采用TIG的保护气体进行保护时，由于激光同轴气体的冲击、压缩和冷却作用的消失，等离子气体将会随着电流、激光功率的增加而增大，因而引起焊缝横截面的变化。通过调整激光与电弧的规范参数，并用CCD摄取各参数下的电弧图像以分析等离子体的长大情况，然后将得到的焊缝沿横截面剖开。通过对各种参数下等离子体图像和焊缝横截面之间的相互的关系进行分析，得到与常规情况下相比熔宽较宽而熔深较浅的焊缝的焊接参数。这种产生涂敷型焊缝的参数可用于高速表层涂覆。     

万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形

利用平板堆焊的方法,较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对万瓦级光纤激光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。结果表明,在较小的电流条件下,激光功率越高,离焦量对焊缝成形的影响越显著。其中激光功率为10 kW时,离焦量对焊缝成形的影响较小;当激光功率增加到20 kW后,采用负离焦时更有助于获得良好的焊缝表面成形。热源顺序及热源间距对焊缝成形的影响同样显著。在负离焦条件下,采用电弧在前的热源顺序及较大的热源间距时,获得的焊缝成形更好;而采用激光在前及较小的热源间距时,产生的飞溅较多,同时焊缝均匀性差。但是通过大幅增加焊接电流,同样能够获得相对良好的焊缝表面成形。采用负离焦及电弧在前的热源顺序时,更有助于增加焊缝熔深。     

铝合金非熔化极直流正接氦弧焊氧化膜撕裂机理

采用高速摄影观察了不同气体流量下铝合金非熔化极直流正接氦弧焊焊接过程中电弧的形态及氧化膜撕裂过程. 观察测量结果表明,在试验参数范围内氦气流量的增加减弱了氧化膜的撕裂程度,但提升了焊缝深宽比及电弧能量效率. 氦弧焊阳极产热功率的提升削弱了氧化膜之间的化学键强度,产生了氧化膜撕裂现象. 在静力学平衡方程基础上推导得出了熔池液面与电极所在平面交线的微分方程,解释了熔池液面下凹程度随氦气流量增加而增加的原因,同时熔池中心指向熔池边缘表面张力也随气体流量增加而减小,两种因素共同作用使氧化膜撕裂程度随气体流量增加而减弱.     

铝锂合金YAG-MIG复合焊焊缝成形特征

基于铝锂合金激光电弧复合焊焊缝成形特征的分析,对5A90铝锂合金YAG-MIG复合焊接工艺展开研究.固定选取合理的焊接位置条件下,讨论了激光功率、焊接速度、焊接电流和热源作用间距等主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,两热源间距在0～6mm之间时有较好的复合效应;激光功率的增加对增大焊缝熔深和背面熔宽起主导作用;焊缝正、背面熔宽随着焊接速度的提高均明显减小,熔深亦有减小趋势;焊接电流加大时,焊缝熔深和熔宽显著增大.     

激光—MAG电弧复合热源焊接过程的影响因素

针对激光-MAG电弧复合热源焊接过程的几个主要影响因素展开了研究.通过焊接电弧分析仪发现激光-MAG电弧复合热源焊接时,光斑-焊丝之间的距离为1mm时,焊接电弧最稳定.通过对熔深、熔宽的分析发现,复合后熔深能够增加1.5倍以上,并且激光-短路过渡电弧MAG复合热源焊接还能够改善焊缝的润湿性,增加熔宽,减弱焊缝的咬边现象,与单独激光焊接时相似,当激光的焦点位于工件表面以下1mm时,熔深达到最大值.     

超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊缝成形分析

将超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接用于1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,通过改变焊接速度、电弧电压、焊接电流对焊缝成形进行了研究.结果表明,在热输入为1.75 kJ/mm和深宽比为1.34的条件下,也不易形成"梨形"焊道裂纹,并且单道焊接时熔化焊丝在超窄间隙内的填充高度可达11.5 mm.在其它焊接参数确定的情况下,随着电弧电压的增加,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢超窄间隙焊缝依次呈"凸焊缝"、"凹焊缝"及"电弧攀升"的成形规律.适合于超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的电弧电压与焊接电流匹配范围分别约为26~32 V和200~320 A.