水蒸气保护堆焊技术与堆焊层质量控制

对水蒸气保护堆焊电弧及熔滴过渡的特点进行了分析和研究,若使送丝速度、焊接电流、焊接电压三者参数很好匹配,可使焊接过程呈“燃弧-熄弧-短路”形式,熄弧时间最短时,短路过渡频率最高,在这种情况下,焊道成形好、飞溅小、焊接过程稳定.结合生产实际,提出了水蒸气保护下常用堆焊工艺参数,以及焊接过程中的堆焊层质量控制方法.     

等离子弧-MIG焊丝振荡式复合焊接工艺

针对现有的等离子弧-MIG复合焊接过程中的双弧排斥问题,基于MIG焊丝位移规律性改变提出了一种新型的MIG焊丝振荡与等离子弧共熔池的复合焊接工艺.通过调节MIG焊丝电机转速(振荡频率)和振荡振幅进行了焊接工艺试验.结果表明,随着电机转速(振荡频率0～41 Hz)的增加,等离子弧与MIG电弧排斥减弱,耦合趋势增大.尤其是电机转速为2 000 r/min(振荡频率33 Hz)时,共熔池复合焊接效果较好;MIG焊炬振荡振幅为1 mm时,电弧形状最为稳定,但振荡频率和振荡振幅过大均不利于焊接过程稳定性;MIG焊炬振荡提高了熔滴过渡频率,使焊丝尖部呈现小熔滴过渡,减小了焊接飞溅.对接试验力学性能测试表明,抗拉强度、抗弯强度均随振荡频率的提高呈现先增大后减小趋势,分析认为MIG焊炬振荡具有一定搅拌熔池的作用,有效提高了焊接接头的力学性能.     

振动电弧自动堆焊机

我厂振动电弧堆焊用于各种水泵轴、内燃机曲轴和其它园轴类另件磨损部位的修复。振动堆焊机是将另件固定在车床上并以一定转速回转,作为焊条的钢丝通过一种特殊结构的振动机头,保持一定的频率和振幅(不断振动)。在钢丝与另件之间通有低压直流电源,使堆焊时不断产生高温电弧,将钢丝熔化堆焊于另件的表面上。在焊接过程中用一种循环冷却液不断冷却另件。     

机械振动对Q690钢焊接接头组织与性能的影响

在Q690钢熔化极活性气体保护焊过程中施加机械振动,研究了机械振幅和振动频率对Q690钢焊接接头力学性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,固定振动频率,焊接接头试样的抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功都随着振动幅度的增加先增加而后减小,在振幅为0.04 mm时取得最大值,无振动和施加机械振动的焊接接头的拉伸断裂位置都位于焊缝处;振幅为0.02～0.06 mm时,冲击断口呈现韧性断裂特征,而振幅0.08 mm时冲击断口为脆性断口。固定振幅,焊接接头试样的抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功都随着振动频率增加而降低,振动频率为25Hz时的强塑性和冲击功高于无振动焊接接头,而振动频率为35、45和55 Hz时的强塑性和冲击功都小于无振动焊接接头;振动频率为25～45 Hz时的冲击断口为韧性断口,而55 Hz时的断口呈脆性断裂特征。     

单道叠层堆焊中电弧及熔滴过渡行为检测和分析

弧焊快速成型中电弧形态及熔滴过渡行为对焊接过程的稳定性和构件成型性有较大影响。对平特性焊接电源单道叠层堆焊时的电弧形态及熔滴过渡行为的变化,建立了MIG单道叠层堆焊实验系统,并利用高速摄像采集了第一层和叠层焊接时的电弧形态和熔滴过渡行为,分析了叠层焊接时电弧长度较第一层的电弧长度出现明显缩短的原因,解释了叠层焊接过程中熔滴过渡比第一层焊接时困难的机理。结果表明:叠层焊接时电弧缩短是因为电弧形态变化使电弧特性曲线发生变化,所以不会出现电弧自调节现象,而干伸长增加,干伸长分压变大,其共同作用导致弧压变小。叠层焊接时电流的减小,导致电弧总机械力减小,使熔滴过渡频率下降,熔滴尺寸增大。     

电源电压对水蒸气保护焊短路过渡过程的影响

水蒸气保护电弧焊由于其独有的特性，在工程上有一定的替在应用价值，但是它存在与CO2焊相似的焊接工艺问题，如飞溅大、焊缝成影差等。实验发现，在送丝速度给定的情况下，匹配合适的电源电压可得到较好的焊接效果。利用燃弧阶段的焊丝熔化模型和短路过渡液桥失稳模型分析了电源电压对短路开始时液桥长度，以及短路过程中液桥失稳颈缩时的电流和所需时间的影响规律．从而可以解释水蒸气保护电弧焊在电源电压合适时可使短路峰值电流降低和短路时间缩短。从而使焊接过程稳定、飞溅减少。模型计算结果可用于指导正确选择焊接规范。     

振动电弧自动堆焊试验

近年来,堆焊在我国工业中获得重大的发展,特别是电弧堆焊。可是电弧堵焊有一定的缺点,主要表现在堆焊过程中零件易引起变形,特别对小直径的或形状复杂的零件更加显著。此外,在电弧堆焊过程中,零件因受热的影响,内部组织产生变化,这种组织变化对经过淬火处理的小直径零件影响很大,它不仅使淬火组织退火,而且还会使零件过热,产生魏氏组织,严重降低了零件的性能。振动电弧自动堆焊是一种新的堆焊方法,它能把上述缺点降低到很小的限度内。振动电弧自动堆焊过程是将零件固定在车床上,并以一定转速迴转。焊条通过一种特殊结构的振动头,一方面保持一定的频率和振幅不断振动,一方面接着需要的速度送向零件。在焊条与零件之间接通低压的焊接电     

3.2药芯焊丝保护堆焊工艺过程控制

对3.2mm药芯焊丝自保护堆焊的知路过渡焊接工艺过程控制进行了研究.首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等.然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对3.2mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化.试验结果表明.通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了3.2mm自保护药芯焊接堆焊的焊接电流范围.     

短路频率计

为在选定CO_2气体保护焊最佳规范时得到比较好的效果,我厂在太原工学院的协助下试制了简便的短路频率计。经应用,证明该频率计不但使用方便,而且效果可靠。短路频率计的用途细丝CO_2气体保护焊短路过渡时,熔滴是和熔池接触后过渡到熔池的。每当完成一次过渡,电弧便迅速恢复到燃弧状态。每秒钟熔滴短路过渡的次数,称之为短频。短路频率计适用于测定细丝CO_2焊短路过渡的短路频率。短路频率的大小,与规范参数(主要是燃弧电压、焊接电流、电感等)有关。频率越大,熔滴越小,焊接过程就越稳定,焊缝成形也越好。因此,可以借测量频率的大小来间接地判断焊接过程的稳定程度和焊缝成形的好坏,从而为选择较好的焊接规范参数提供条件。另外,还可以利用短路频率计选     

Inconel 690带极电渣堆焊熔敷金属力学性能

以M310核电机组CRDM上部Ω密封结构为研究对象,开展了凸面异形结构ERNiCrFe-7A堆焊层裂纹控制的研究,研究了收弧电压、收弧衰减时间对弧坑裂纹的影响,研究了焊接电流、电弧电压、焊接速度等焊接工艺参数对高温失塑裂纹（DDC）的影响。结果表明,弧坑裂纹和DDC是主要的裂纹形式;增强焊接保护效果、控制衰减时间及采取合理焊接顺序可以防止弧坑裂纹;采用合适焊接热输入,可以避免ERNiCrFe-7A在凸面异形结构堆焊过程中产生DDC。

     

低频机械振动焊接振动工艺参数的优化

研究了在三种振动频率和两种振幅下振动焊接试板残余应力分布、焊缝金相组织、冲击性能、疲劳寿命相对常规焊接的变化情况.从上述指标测试结果来看.最佳参数组合为振动频率取于第一阶共振峰峰值左侧一半处对应的频率,而振幅取3档.从总体上看,振动频率对焊接质量的影响要比振幅显著,所以应优先对振动频率寻优.     

HPVP-GTAW电弧力及焊接质量分析

分别以3种不同材质铝合金平板材料为试验对象,研究分析了复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接(HPVP-GTAW)过程中电弧力的变化及其对焊缝成形特征和接头力学性能的影响.结果表明,与常规变极性氩弧焊工艺相比,脉冲方波电流的加入使得HPVP-GTAW电弧力显著增加,同时焊缝熔透率大幅提高,接头力学性能得到明显改善和提高;保持脉冲电流幅值和占空比基本不变,在10～80 kHz范围内,脉冲电流频率对焊接过程产生了重要影响,频率为40 kHz时,HPVP-GTAW电弧力和焊缝熔透率均达到最大,分别约为常规变极性焊接电弧的1.9倍和1.7倍.     

管道焊接熔池图像处理与特征提取

提出了一种管道焊接熔池成像系统,能够有效克服弧光干扰,获取焊接熔池在焊缝坡口内图像.采用基于统计的鲁棒图像处理方法,对熔池图像进行预处理,抑制飞溅等噪声.在图像自适应分割和边缘提取基础上,根据熔池图像和焊缝坡口图形特点,分别提取熔池图像在焊缝内的灰度分布特征以及焊缝坡口图形特征,得到熔池相对焊缝坡口的动态偏移量,以及熔池振动幅度和频率,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供了视觉信息反馈.进行了焊接过程实时图像处理和特征提取试验,试验结果验证了熔池成像系统和图像处理方法的有效性和可靠性.     

铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

焊接振幅是超声波焊接的主要参数,但目前关于焊接振幅对超声波焊接影响机制的认识较少. 研究了焊接振幅对铜/铝超声波焊接过程,包括工件的振幅分配、界面温度、中间相分布、材料塑性变形以及接头性能的影响. 结果表明,在焊接压力1 575 N、焊接时间0.5 s时,随着焊接振幅增大,上工件振幅呈现近似线性增长;下工件振幅在焊接过程中均呈现逐渐近似线性增加的趋势. 在整个焊接过程中,焊接振幅越大,下工件的振幅越高. 在焊接振幅为25 μm时,获得了最大拉剪力为3150 N的铜/铝接头. 高的焊接振幅提升了焊头与上工件以及工件之间的相对运动速度,加速了焊接界面的温度升高及材料的塑性变形,增强了界面原子的扩散,最终促进了较高质量的铜/铝超声波焊接接头的形成.     

锂电池极片超声波金属焊接机的设计

根据锂电池电极焊接工艺要求,提出了一种基于压电陶瓷纵向振动的机械结构形式,设计了一种全数字化控制的超声波金属焊接机电源系统.该电源系统采用移相PWM数字振幅控制、振幅阶梯输出、可编程的缓启动,自动焊头频率搜索及自动频率跟踪等技术.实际使用证明,该机能快速实现自动频率跟踪、精确振幅控制、完善故障保护.     

发展中的变极性焊接电源技术

变极性电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接电源，其焊接电流频率和正负半波电流幅值，时间比可以分别独立调节，输出电源过零极快，因此电弧稳定性得到大大改善。在保证阴极清理作用的前提下，可以最大限度地减少钨极的烧损。目前主要应用于TIG焊和PAW焊中，和焊接铝及铝合金。随着电弧信息测控技术的不断进步，将加深对变极性焊接过程的认识，促进变极性焊接电源的发展和应用。     

高频脉冲TIG焊电弧阳极行为的研究

本文首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布及其中心电流密度动态过程,研究其变化规律并建立了数学模型,从而探讨了高频脉冲TIG焊电弧的高频效应机理。实验研究表明高频脉冲TIG焊电弧阳极能量密度高于直流电弧,小电流时高频效应显著,适宜焊接精密超薄件,推荐脉冲频率为20kHz。     

变极性TIG焊接电源的研制

变极性TIG焊接电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接设备，其焊接电流频率、正负半波电流时间和幅值都可以分别独立调节。主电路结构采用2级逆变，前级为全桥逆变式结构，后级为半桥逆变式结构。该电源可实现变极性方波交流、直流、脉冲电流等多处输出。在DCEN向DCEP过渡时采用叠加电流脉冲进行稳弧，小电流时焊接电弧也十分稳定。调节正负半波的幅值、频率及占空比能满足铝及铝合金的焊接工艺要求。     

基于有限元模拟的穿孔等离子超声电弧焊谐振频率的确定

根据穿孔等离子弧焊特点，首先利用改进型三维锥体热源模型建立准稳态条件下的三维熔池模型；然后在频率15～100kHz的范围内，对低活化马氏体钢（CLAM钢）穿孔等离子超声电弧焊接熔池模态进行分析，计算得到共14阶模态，分布于6个主要频率附近；最后分析了其中五阶模态的响应情况．结果表明，随频率增加，熔池局部的振动变形越来越剧烈，整体差异性增大．利用该方法可实现超声电弧焊接谐振频率的确定，文中也为超声电弧焊工艺优化提供了一定的参考，可缩短超声电弧工艺设计时间，降低研发费用．