电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

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.     

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.     

摆动电弧窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响

在优化设计摆动电弧窄间隙GMAW焊炬的基础上,研究了摆动角度、摆动速度和侧壁停留时间对焊缝截面尺寸的影响规律。结果表明,摆动电弧有利于改善窄间隙焊接过程中的侧壁未熔合问题;随着摆动角度的增大,焊缝熔深减小,而侧壁熔深增大,表面下凹量则随着摆动角度的增大而增大;摆动速度的增大有利于焊缝熔深的减小和下凹量的增大,但是其对于侧壁熔深的影响不显著;焊缝熔深随着停留时间的增大而显著增大,侧壁熔深则随侧壁停留时间的增大略有增加,表面下凹量随着侧壁停留时间的增大而增大。     

焊剂带约束电弧超窄间隙横焊焊缝成形

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接新方法,其电弧可同时加热坡口根部两侧壁,实现4.5 mm宽直坡口的单道多层焊接。改变工艺参数,进行超窄间隙焊横向对接的系列焊接试验。实现壁厚为60 mm的多层单道超窄间隙对接接头。结果表明,焊接电压影响焊缝上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度决定焊丝的熔化量,二者合理匹配可使熔池的下塌量降至最小。超窄间隙焊接熔池小,固液接触面相对较大,其表面张力容易平衡熔池的重力,可以防止横向焊接的熔池下塌缺陷。     

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.     

厚板TC4钛合金磁控窄间隙TIG焊接工艺

采用磁控窄间隙TIG焊接方法焊接30 mm和100 mm厚TC4钛合金。在不同磁感应强度下进行焊接,焊后分析接头微观组织,研究磁场对焊缝组织的影响。研究接头典型缺陷,分析电弧摆动和电极位置对焊缝成形的影响,测试接头的力学性能。结果表明,外加磁场有细化晶粒的作用,焊缝中针状马氏体的尺寸显著下降;外加磁场可以有效避免侧壁熔合不良的问题,获得侧壁熔合良好的接头;为了获得均匀的侧壁熔深,需要严格控制电极处于间隙中心位置上;焊接接头力学性能良好,接头强度不低于母材强度的96%。     

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。     

窄间隙CO2气体保护焊的磁控焊缝跟踪方法

针对单道多层窄间隙焊接中的焊缝对中和变侧壁宽度的侧壁融合的问题，建立了窄间隙CO2气体保护焊的电弧长度数学模型. 通过MATLAB仿真出电弧长度和焊接电流变化曲线，模拟焊接电流在两侧壁发生突变的特点，提出一种横向跟踪方法. 以1/4周期内电流变化斜率Ki>C的时间点作为电弧到达侧壁的标记，累计电弧从焊枪中心摆动到此时的脉冲数NL和NR，对NL和NR进行相关运算得到横向偏差信息，以数字电位计AD51113为基础设计了电磁传感器磁场强度调节装置. 结果表明，利用系统进行的焊缝跟踪效果良好，磁场调节效果稳定，为窄间隙CO2气体保护焊的跟踪提供一种新的解决方案.     

工艺参数对超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接焊缝成形的影响

通过试验研究了焊速和电压对超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接焊缝成形的影响,并通过试验得出了电压与电流的匹配关系。结果表明,焊接速度合理时,能获得成形良好的超窄间隙焊缝。通过电弧电压与焊接电流的合理匹配可优化电弧、熔渣壁及间隙侧壁三者间的关系,利于获得成形良好的超窄间隙焊缝。电流为200~325 A时,获得良好成形的电压范围约为22~31 V。     

大厚板双面双TIG电弧打底焊熔池成形特性

采用视觉图像监测法对新开发的双面双TIG电弧错位同步打底焊熔池成形特性进行了研究.结果表明,根部预留间隙是保证打底焊根部熔合的有效措施,可以实现大厚板不清根焊接.脉冲TIG焊是大厚板打底焊的优选方法,峰值期间电弧熔化能力强,坡口根部两侧边缘熔化良好.基值期间熔池迅速凝固,防止了下淌.双TIG电弧错位同步打底焊时,后电弧的加入导致两弧之间工件高温区增加,前电弧熔池拉长.焊缝宏观金相显示母材充分熔化,没有侧壁未熔合,焊缝正表面成形圆滑过渡,没有气孔、裂纹、夹渣、咬边等成形缺陷.     

摆动电弧窄间隙立向上GMAW焊缝成形

文中对摆动电弧窄间隙立向上GMAW工艺进行了研究.结果表明,窄间隙立向上焊缝表面中间凸起,而立向下焊缝中间下凹;摆动角度和摆动速度的增加均有利于焊缝中间凸起高度的降低,侧壁停留时间对焊缝中间凸起的影响较小;电弧在坡口中间摆动时单位移动轨迹长度上的电弧能量能够影响焊缝中间凸起高度,侧壁停留时的单位移动轨迹长度上的电弧能量则主要影响焊缝熔宽,摆动参数通过影响电弧能量的分布来影响焊缝熔宽和中间凸起高度.     

中厚板脉冲双丝高速打底焊自由成形及稳定性分析

采用不同直流脉冲匹配的tandem焊枪实现了12 mm厚Q235钢共熔池打底焊接,并利用高速图像(HSI)和实时电信号对焊接过程进行实时动态检测,研究了焊接速度对焊缝成形、焊接电弧形态和焊接过程稳定性的影响.结果表明,焊接速度主要对焊缝成形和焊接过程稳定性造成影响,对电弧形态的影响不大.随着焊接速度的增加,电弧稳定性先增大后减小,在焊接速度为40 mm/s时,背部自由成形最佳.不同焊接速度下,主丝电弧都保持较高的挺度,几乎不发生偏移,从丝电弧形态在单个脉冲周期内通过产生9°～15°的规律性摆动,促进熔池中部金属向侧壁流动,减小熔池后端金属的累积,从而消除焊缝表面的驼峰和起脊缺陷,提升了整体光洁度.主丝的焊接稳定性整体高于从丝,当焊接速度为40 mm/s时,两电弧稳定性最好.     

焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊缝成形分析

在间隙宽度4 mm、深度15 mm的Q235A板I型坡口中,板背部加陶瓷衬垫以支撑焊缝背部成型,采用焊剂片链约束电弧的方法进行了超窄间隙根焊试验。结果表明,在焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊中,焊接速度影响热输入量和金属熔敷量,进而影响根焊缝的整体成形;焊接电压决定焊剂片的烧损尺寸,主要影响根焊缝的侧壁熔合;焊接电流主要影响根焊缝的背部成形。合理的焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊的工艺参数范围为焊接速度8 mm/s,焊接电压21.3~23.7 V,焊接电流182~202 A。在该焊接工艺参数下根焊缝背部成形良好,侧壁有效熔合,实现了单面焊双面成形。     

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.     

双丝窄间隙GMAW三元保护气成分对焊缝成形的影响

窄间隙焊接在厚板焊接中有着较大的优势,保护气成分在一定程度上影响电弧行为及熔滴过渡,进而影响焊缝成形。针对30 mm厚Q235低碳钢,研究了窄间隙坡口下Ar,He和CO_2构成的三元保护气中,不同的保护气成分比例对焊缝成形的影响。结果表明:固定He含量为5%,当CO_2含量为10%时得到的焊缝表面成形良好,指状熔深相对较小,侧壁熔深相对较大的焊缝。固定CO_2含量为10%,当He含量为10%时得到的焊缝表面成形良好,指状熔深相对较小,侧壁熔深相对较大的焊缝。     

30mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究

对30 mm厚钛合金TC4板材进行磁控电弧窄间隙TIG焊接试验,并对其接头组织与力学性能进行检测分析,包括金相组织、拉伸强度、冲击韧性及显微硬度。通过优化焊接工艺试验,得到了外观成形美观、保护效果良好,未见宏观缺陷的窄间隙焊接接头。焊缝显微组织主要由片状α相、β相及细针状马氏体α'相组成。磁控电弧窄间隙TIG焊接中电弧在窄间隙坡口中进行周期性摆动,能够降低焊接热输入的同时保证侧壁充分熔合,得到的热影响区与常规TIG焊接方法相比要窄,宽度大约为1~2 mm。对接头进行拉伸试验,断裂位置均在焊缝处,断裂方式为韧性断裂,接头抗拉强度可达到母材的96%以上。接头热影响区硬度值最高,焊缝中心区显微硬度最低,整个接头的硬度峰值出现在热影响区的粗晶区,但未见明显的硬化及软化区域。     

外加轴向磁场K-TIG横焊电弧形态及焊缝成形

深熔K-TIG焊是一种单面焊双面成形的高效焊接技术，在中厚板材制造中得到广泛的应用。为探究磁场影响电弧形态的机理，采用数字图像处理技术对不同磁场强度下的电弧形态进行了研究。结果表明，轴向磁场对电弧上部和电弧下部呈现不同的作用效果，电弧上部的挺度大于电弧下部的，在相同焊接工艺参数下，电弧上部受磁场影响的波动幅度比电弧下部小，磁场强度对电弧的影响呈现非线性关系，深熔K-TIG焊电弧属于自由电弧，形成的熔池面积较大，在横焊工艺中，熔池因重力效应而出现下淌，进而影响焊缝成形。文中提出了一种通过磁场辅助抑制熔池下淌的方法，通过轴向磁场与熔池的电流相互作用，产生与重力方向相反的电磁力，进而抑制熔池下淌，轴向磁场适用于改善K-TIG横焊焊缝成形。