高速电弧焊工艺的研究现状

分析了在实际生产中实现高速焊接的必要性以及常规焊接方法在实现高速焊时断遇到的问题.然后主要从双丝或多丝电弧焊工艺和双焊炬组合焊接工艺两个大的方面着重介绍了纵列式熔化极气体保护焊、等离子弧-熔化极气体保护焊和双电极熔化极气体保护焊等高速弧焊工艺.另外还介绍了其他实现高速焊的方法及其存在的问题,并对高速电弧焊工艺的发展和应用进行了展望.     

耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺

将耦合电弧钨极和GPCA焊方法结合,形成了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊方法,该方法可实现深熔深高速度焊接.对比分析了在较高焊接速度时常规TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和截面形貌,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可避免咬边和驼峰焊道的产生,并且焊缝熔深有所增加.耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验表明,焊缝熔深和熔宽随焊接速度的减小和外喷嘴位置的升高而增大,随着弧长和外层氧气流量的增加先增加后略有减小;随着焊接速度的减小,弧长和外层氧气流量的增大,焊缝咬边减轻,外喷嘴相对高度变化时焊缝均未出现咬边.     

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.     

CO2激光作用下直流TIG电弧特性分析

文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流,TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加.     

基于Lab VIEW的熔化极等离子弧焊接电弧电信号分析

在熔化极等离子弧焊接(plasma-MIG)试验系统基础上,设计电流、电压信号采集系统,对其电弧电特性信号进行采集,用虚拟仪器软件LabVIEW对其进行处理,得到U-t,I-t,U-I相图.比较了熔化极等离子弧焊与常规熔化极气体保护焊电弧电信号的不同,前者电流、电压波动很小,后者波动很大;研究了熔化极等离子弧焊接方法中MIG电流增大对电弧电信号的影响,并对熔化极等离子弧焊接的不稳定电弧电信号进行了分析,发现内弧对外弧的影响有一定规律性.     

水下高压空气环境下GMAW电弧特性试验

采用高压试验舱模拟水下高压干式焊接环境,以压缩空气为气源进行加压,通过防燃爆试验验证在0.1~0.7 MPa范围内,在CO2和混合气(80%Ar+20%CO2)作为保护气源的情况下,可以进行正常的GMAW焊接过程.在此基础上,通过试验研究了高压空气环境下GMAW电弧特性,分别考察了环境压力、焊接电流、焊丝伸出长度和保护气种类及流量对焊接电弧特性的影响规律,并给出试验结果.借助最小二乘法对试验数据进行拟合,得出了高压空气环境下GMAW电弧电压的数学模型.     

MIG钎焊堆焊铜带技术

针对机械加工制成铜带的不足之处采用MIG钎焊方法堆焊铜带.试验表明,焊缝成形良好,并且与钢实现了冶金结合,界面与铜带无缺陷.探讨了焊接工艺参数对堆焊金属化学成分和力学性能的影响,形成了较好的工艺技术,其产品完全满足生产要求.     

旋转电弧传感理论数学模型研究及展望

旋转电弧传感器是焊缝自动跟踪系统中的关键部分,建立精确系统数学理论模型是准确识别焊炬姿态和焊缝左右偏差的前提。详细讨论了焊接电源、焊丝干伸长、焊接电弧、接头几何形状等关键因子对模型的影响,阐述了现有旋转电弧传感GMAW焊接系统数学理论模型的基本思路,提出进一步提高模型精度的改进策略,为获得更精确的旋转电弧传感数学理论模型打下基础。     

焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源，电弧中各种变化都能在电弧光谱中得到体现，不同波段不同谱线的电弧光谱所包含的信息各不相同。熔滴过渡过程直接导致电弧空间粒子浓度和分布的变化，检测相应的电弧光谱就能检测喷射过渡电弧的熔滴过渡。文中介绍了熔化极电弧光谱分布特征，分析了窗口光谱辐射理论，提出了焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择原则，并在此原则指导下选取了特征光谱窗口。对熔滴过渡过程进行检测和控制。试验证明，这种特征窗口光谱信息能够像光谱仪谱线信息一样很灵敏地反映熔滴喷射过渡过程，可以利用该信号进行熔滴过渡闭环精确控制。文中的熔滴过渡信息的检测和控制都取得了非常好的效果。     

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.     

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究.结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式.焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮.燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系.     

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。     

Arc characteristics of twin-wire indirect arc gas shielded welding

Twin-wire indirect arc gas shielded welding is a novel welding method. By recording the arc shape and welding parameters, the effects of welding parameters and included angle on arc characteristics are discussed in this paper. The experimental results show increasing welding current can prompt centralized and straight of arc due to increasing plasma force and electric magnetic pinch effect. Increasing arc voltage can increase the size and brightness of the arc, as a result of increasing arc energy. The reducing of included angle increases the electric magnetic pinch effect, the arc becomes slender and supplies higher energy. It is thought the smaller included angle is beneficial to obtain perfect weld bead.     

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.     

Twin-wire indirect arc welding by modeling and experiment

Argon-shielded twin-wire indirect arc (TWIA) welding is a method with a high melting rate, high welding efficiency, low welding deformation and low penetration depth of the weld joint. In this paper, the arc behavior of the twin-wire indirect arc (TWIA) for current values of 100 A, 150 A and 200 A and their influence on the welding process were discussed, and the reasons of the previously mentioned advantages of this welding method were analyzed. The plasma temperature was measured to verify the correctness of the simulation. The results indicate that the arc behavior is mainly controlled by the welding current. With the increasing current, the arc parameters in the anode and cathode regions significantly increase, whereas those in the arc column region vary by a smaller degree. The rate of increase of the arc parameters in the entire arc region is smaller than that of the welding current. The isotherm shifts toward the anode side and the shift of the isotherm increases when the welding current increases. The advantaged of TWIA welding was discussed according to the calculated result.     

双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡及其对应的电压、电流波形进行了研究.结果表明,双丝间接电弧氩弧焊焊接电流与电弧电压的不同匹配选择,熔滴具有短路过渡、大滴过渡、混合过渡、射滴过渡、射流过渡等不同过渡形式.随着焊接电流的增大熔滴尺寸减小,熔滴细化,随电弧电压的增大,熔滴尺寸减小.熔滴过渡形式与电压、电流的波形之间有很好的对应关系.     

A study on consumable aided tungsten indirect arc welding

A consumable aided tungsten indirect arc welding method has been studied. This method is different from the traditional TIG welding because it introduces an MIG welding torch into the traditional TIG welding system. An indirect arc is generated between the consumable electrode of the MIG welding torch and the tungsten electrode of the TIG welding torch, but not generated between the tungsten electrode of the welding torch and the base metal. Welding current flows from the consumable electrode to the tungsten electrode in the free-burning indirect arc. The consumable aided tungsten indirect arc welding not only rapidly melts the welding wire but also effectively restrains the excessive fusion of the base metal. The welding experiment and the theoretical analysis confirm that this method can obtain a high deposition rate and a low dilution ratio during the welding process.     

引弧过程的物理特征

利用光谱诊断系统对TIG焊接触引弧阶段进行了观测.发现了该过程中存在着贡献电子的主体电离元素的变换现象.在引弧初始阶段,金属元素是电子的主要贡献者,而后则以保护气体元素激发提供电子为主.文中应用Hα谱线的Stark展宽计算了引弧阶段的电子密度,并通过对引弧过程这一可重复弛豫现象的讨论,分析了该过程的统计规律性.文中同时...     

磁场对双丝间接电弧焊熔滴过渡的影响

对磁场作用下的双丝间接电弧气体保护焊熔滴过渡变化规律进行了研究,通过励磁线圈对间接电弧施加外部横向及纵向磁场,磁感应强度值由特斯拉计侧出,熔滴过渡过程借助于高速摄像系统拍摄,并由示波器同步记录下电流和电压值的变化.研究表明,随正向横向磁场强度增加,熔滴颗粒变细,过渡频率增加,随负向横向磁场强度增加,熔滴颗粒变大,过渡频...     

大电流钨极氩-氦混合气体电弧行为分析

采用水冷紫铜阳极和水冷TIG焊枪，在60—400A的直流电流范围内，对钨极氩—氦混合气体电弧的行为进行了测定和分析，主要测定和讨论了氩、氦及其不同配比的混合气体电弧的静特性、电弧形态、阴极热功率、阳极热功率等内容。结果表明，随着氦气体积流量分数的增大，特别是当其大于80％以上时，电弧电压明显增大，阳极热功率所占比例明显增大，而阴极热功率所占比例却明显减少。试验中使用TIG焊接方法，通过增大氦气体积流量分数和焊接电流，可完全实现常温下中、厚紫铜试件的熔化，获得足够的熔深和良好的熔深形状，进而可实现不预热焊接。