焊剂片约束电弧超窄间隙焊接焊丝偏移量的适应性研究

提出了用玻璃纤维网控制焊丝与焊剂片之间距离的焊剂片约束电弧超窄间隙焊接方法,研究焊丝偏离坡口中心线不同位置时坡口侧壁和根部的熔合情况,以及焊丝偏移量与焊接电压之间的关系。结果表明,通过玻璃纤维网的调节作用,焊丝偏离坡口中心线位置时,侧壁和根部仍然能够很好地熔合。不同的焊丝偏移量下,适用的焊接电压范围不同;焊丝偏移量增加时,适用的焊接电压范围减小。     

三丝间接电弧焊电弧形态及焊缝成形分析

气体保护三丝间接电弧焊是一种新型的焊接方法，电弧建立在主丝与边丝之间，工件不连接电源.文中建立了稳定的三丝间接电弧，针对焊缝侧壁熔合问题，分析了不同焊丝分布方式产生的电弧形态对侧壁熔合的影响；针对焊缝层间熔合问题，采用后置钨极的方法实现了焊缝层间熔合.结果表明，主丝与边丝送丝速度与熔化速度相匹配，可建立稳定的三丝间接电弧；焊丝分布Ⅳ沿焊接方向的电弧偏向两侧壁，垂直于焊接方向的电弧形态集中，电弧稳定性好，可实现焊缝侧壁均匀熔合，熔合深度为1~1.2 mm；施加后置钨极，可实现焊缝层间熔合，焊缝抗拉强度为420 MPa，断裂位置发生在母材.     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

超窄间隙焊接中送进焊剂片与电弧相互作用机制分析

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接中，连续送进的焊剂片与电弧相互作用的关系影响着焊接过程的稳定性.采用一种快速中断电弧的方法，得到了熄弧位置处焊缝熔池形态和焊剂片瞬时熔化形貌，分析了焊剂片对电弧的作用长度与电弧受约束程度的关系.结果表明，增加焊剂片送进速度或减小电弧电压，可使焊剂片对电弧的作用长度增加，当增至一定程度时，电弧被有效约束在坡口底部对侧壁根部进行均匀加热，获得根部熔合良好的平焊缝.当焊剂片对电弧的作用长度过小时，电弧的受约束程度减弱，电弧加热区域集中在两侧壁上，很难在坡口根部形成有效熔池，最终形成孔洞焊缝.     

双丝窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响

通过工艺试验,研究了双丝共熔池窄间隙焊焊丝与侧壁间距、双丝前后间距和双丝倾角3个工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,焊丝与侧壁间距减小,侧壁熔深和表面下凹增加;沿焊接方向双丝倾角为零时,侧壁熔深和表面下凹达到最大值;而在电弧和熔池热量的共同作用下,双丝前后间距增大,侧壁熔深和表面下凹先增大,后减小,在5～10 mm内达到最大值.在不形成指状熔深时,这3个参数对焊缝熔深影响不大.采用I形坡口会出现底部未熔合,调节这3个参数不能消除未熔合现象.     

高速旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形的分析

采用平特性电源,研究了高速旋转电弧窄间隙MAG焊接工艺对焊缝成形的影响规律。结果表明,旋转电弧是通过热量的合理分配来改善焊缝成形,旋转频率对熔化速度的影响很小。提高旋转频率和降低保护气中CO2的含量有利于增加侧壁熔深,改善焊缝成形;但同时也容易造成电弧与侧壁短路,恶化焊缝成形,严重的将出现未熔合。所以在间隙小于10min时旋转频率应小于50Hz。焊接速度的变化不会影响过渡形式,但较低的焊接速度可以得到更大的表面下凹。     

新型摆动电弧窄间隙GMAW焊缝成形研究

研究开发了一种新型摆动电弧窄间隙GMAW焊接系统,该系统通过控制电弧在窄间隙坡口内横向摆动从而增强对侧壁金属的直接热输入,改善侧壁熔合.结合试验,探讨了电弧摆动、热输入以及焊接速度对焊缝成形的影响,结果表明,采取合适的焊接工艺可以得到表面下凹、侧壁熔合良好的焊缝,同时提高了焊接效率.     

窄间隙P-MAG焊电弧行为及信号传感特征分析

通过试验研究了坡口角度对电弧形态、熔滴过渡以及电弧信号特征的影响规律.结果表明,坡口角度越小磁偏吹越严重,并引起了熔滴过渡路径和电弧信号的改变.分析了窄坡口P-MAG摆动焊接的信号特征,发现当焊枪摆动中心偏离焊缝中心时,焊枪摆动到左右极限位置时的电弧信号存在明显差异——在焊枪偏向侧壁的一侧,焊枪远离侧壁运动过程中的电弧特征参数变化率远大于焊枪朝向侧壁运动过程电弧参数变化率,而在焊枪远离侧壁的一侧,侧壁位置的电弧参数不存在这种差异.焊枪偏离焊缝中心时在左右极限位置的电弧信号差异可以用来跟踪焊缝中心.     

超细晶粒钢低热输入背面辅助成形焊接工艺研究

对400 MPa级超细晶粒钢进行STT焊接电源下的CO2气体保护焊,采用低热输入窄坡口自制焊剂垫背面辅助成形工艺得到焊缝成形美观、根部和侧壁熔合良好以及热影响区极窄的焊接接头。研究结果表明:低热输入窄坡口条件下,焊剂垫只起引弧作用而不起强迫成形作用,只用熔敷金属的自重以及电弧吹力的作用来达到辅助成形目的;小曲率焊剂垫更利于加大电弧扩展角,使得焊缝成形更为合理。在低热输入窄坡口背面辅助成形工艺下所得接头力学性能均优于母材,焊缝区是因为焊材的合理选择。扫描电镜观察显微组织发现HAZ生成了晶粒较小不同方向不同晶界的多种非平衡组织,尤其是出现了能改善力学性能的粒状珠光体。     

绝缘片约束TIG电弧在窄间隙中的加热特性

采用坡口侧壁放置绝缘片的方式约束电弧,在4 mm宽的I型坡口内进行窄间隙TIG焊接试验,通过分析坡口截面各区域熔化面积及其所占比例的变化,研究绝缘片约束TIG电弧的加热特性.结果表明,窄间隙中依靠绝缘片对弧根的固壁约束作用能够将电弧加热区域限制在坡口底部,增强电弧对坡口底部和底角的加热效果,防止电弧集中于侧壁燃烧;弧长、绝缘片对弧根的约束程度和焊接电流三者匹配时,可使坡口底角获得可靠熔合;弧长过长会导致电弧直接向侧壁攀升,且无法依靠绝缘片将电弧控制在坡口底部;绝缘片对弧根约束过多以及采用较大的焊接电流,均会导致电弧将绝缘片熔化,造成电弧燃烧不稳定.     

焊剂带控制超窄间隙坡口内电弧加热区域的机制

在超窄间隙焊接中,焊剂带约束电弧可解决间隙侧壁尤其是间隙根部的熔合问题.采用不同厚度的焊剂带在宽度为5 mm的Ⅰ型坡口中进行超窄间隙焊接,发现送带速度增大,电弧对侧壁的加热高度逐渐减小,而对坡口根部的加热趋势逐渐增大.在合适的送带速度范围内,能够保证间隙侧壁和底部的均匀熔合,且与焊丝填充量合理匹配可得到成形良好的焊道.提高焊接电压,对应形成良好焊道所匹配的送带速度增大;使用较厚的焊剂带时,所匹配的送带速度减小.     

电源外特性对超窄间隙焊接电弧稳定性的影响

超窄间隙焊接依据坡口宽度设置匹配的工艺参数,可获得良好的焊接接头质量,但有时也会出现电弧不稳定的现象。此现象主要是由焊接过程中坡口宽度受坡口侧壁平整度等随机因素的影响所致。分别在固定坡口宽度与变坡口宽度条件下,研究电源外特性对电弧稳定性的影响,对焊接结果进行了分析。结果表明,坡口宽度发生微小变化时,匹配的电源下降特性可增强电弧的稳定性。     

超窄间隙焊接坡口宽度与工艺参数适应性研究

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的焊接工艺参数对坡口宽度变化要求严格,需要根据坡口宽度变化相应地进行调整。改变工艺参数,分别对坡口宽度为3.5,4.0,4.5 mm的I形坡口进行焊接试验。结果表明,电弧电压是影响焊缝的表面形貌和成形系数的主要参数,焊接电流是影响坡口根部熔合深度的主要参数,当坡口宽度变化时,以上各工艺参数的匹配关系均需要适当地调整。基于焊缝表面形貌、成形系数和坡口根部熔合深度的要求,给出了3种坡口宽度下的焊接工艺参数。     

NM450/ZG30SiMn构件双丝窄间隙GMAW焊缝成形及组织与性能

采用双丝GMAW进行了50 mm厚NM450与ZG30SiMn异种钢材的窄间隙焊接。在模拟窄间隙坡口内进行了焊丝角度与焊接模式的探索，发现当焊丝夹角为6°、2个焊机的焊接模式均为恒压时，能够得到成形良好、无宏观缺陷的焊接接头。在进行厚板焊接时，2个电弧能够在侧壁稳定燃烧，并且熔体能够充分流动并润湿侧壁使得焊缝呈凹面形态。由于2根焊丝之间呈一定角度，侧壁未熔合缺陷得到有效抑制，并且在未预热的条件下也未出现宏观裂纹。焊缝组织主要为大量针状铁素体与少量块状铁素体，盖面层存在有较多的块状铁素体，而且块体比较大，而打底层与填充层块状铁素体数量较少，而且块体比较小，这也导致打底层焊缝的显微硬度大于填充层焊缝的显微硬度大于盖面层焊缝的显微硬度。     

铝合金大厚板的焊缝坡口打磨研究

通过对铝合金大厚板焊缝坡口打磨对焊缝质量的影响及铝合金坡口内的电弧行为分析,可知焊缝坡口打磨不当一方面导致焊缝根部产生未熔合或熔合不良等焊接缺陷,另一方面造成焊接电弧攀升,这是由于最小电压原理与电弧稳定燃烧特性共同作用的结果。针对铝合金大厚板焊缝坡口打磨不当而导致焊接缺陷增加,提出了一系列预防及纠正措施。     

双丝共熔池窄间隙MAG焊方法的工艺研究

采用交替脉冲,对双丝共熔池窄间隙焊进行工艺试验,研究了焊接参数对焊缝成形和电弧稳定性的影响.结果表明:双丝共熔池窄间隙焊焊缝成形良好,大规范时也不会形成指状熔深;但只有在送丝速度大于10 m/min的大规范区间,才能够避免侧壁咬边,调节焊接速度并不能消除侧壁咬边.随着双丝与侧壁间距的缩小,焊接稳定性下降,为保证焊接过程的稳定,焊丝与侧壁的间距应该大于2.5 mm;随着双丝前后间距的加大,焊接稳定性下降,甚至发生断弧,双丝前后间距小于10 mm时,电弧稳定无飞溅.     

窄间隙GMAW的研究进展

综述了窄间隙GMAW方法的研究进展,并分析了各种方法的优缺点.横向摆动电弧、高速旋转电弧、双丝焊和超窄间隙焊4类方式都可以在较小的焊接规范下,保证侧壁熔合,改善焊缝成形,防止焊接裂纹.其中波浪式焊丝摆动电弧和双丝焊两种方法对焊接电源没有特殊要求,弯丝工艺简单可靠,规范区间较宽,最适合于实际应用.高速旋转电弧方法由于焊炬的磨损较大,不能长时间连续焊接而使其实用性受到影响.超窄间隙焊对电源和装配精度要求较高,随着焊缝跟踪技术的进一步发展,将具有很好的应用前景.     

高强钢三明治板T形接头焊剂片约束电弧焊电弧行为

文中基于高速摄像和焊接电信号采集系统，对焊剂片约束电弧焊接高强三明治板T形接头过程中的电弧行为进行了研究. 结果表明，通过焊剂片约束电弧焊接工艺可实现三明治板的加工制造，焊剂片在焊接过程中不仅有效解决了电弧攀升问题，还改变了电弧形貌与加热特性，显著增加了电弧稳定性；将电弧电压控制在23~29 V，焊接电流控制在240~320 A，坡口宽度控制在5~7 mm，在此工艺参数范围内，焊剂片熔化高度适中，电弧可获得良好的约束，电弧到坡口底部的距离与电弧到面板侧壁的距离相当，主要在坡口底部及侧壁根部稳定燃烧，可获得面板与芯板熔合良好T形接头.     

多股绞合焊丝研究与应用进展

详细介绍了多股绞合焊丝的结构特性及作为熔化极焊接材料的电弧特性，综合论述了其在多种焊接方法中的研究进展和焊接应用现状，并对今后的发展进行了展望。从目前的研究结果来看，多股绞合焊丝的研究主要集中在大直径碳钢和不锈钢；多股绞合焊丝作为熔化极焊接材料具有电弧耦合、旋转电弧和搅动熔池等特点有助于提高焊接接头综合性能，可以有效的解决传统焊丝难以解决的大直径焊丝热输入大、焊缝组织不均匀、焊缝气孔率大、侧壁熔合不良和熔敷速度低等问题。多股绞合焊丝因生产成本高、缺乏相关标准和配套焊接电源与焊接辅助设备等问题，其推广与应用受到了限制。因此，文中为多股绞合焊丝以后的发展提出一些建议。     

窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法，并阐述了其原理，研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷，提出了在三丝间接电弧后，放置钨极电弧的方法. 结果表明，窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合，并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小，侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下，焊缝表面成形呈凸起状，后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中，凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时，焊根部母材熔合和焊道层间熔合.