气体熔池耦合活性TIG焊方法

提出了一种新型活性TIG焊方法——气体熔池耦合活性TIG焊,即GPCA-TIG焊.该焊接方法将气体分两层流动,内层气体采用惰性气体起到保护熔池的作用;外层气体则为含活性元素O的气体,将活性元素O引入熔池金属,达到增加熔深的目的.文中以SUS304不锈钢为焊接母材,研究了GPCA-TIG焊接法对焊接电弧及焊缝成形的作用,以及该方法主要工艺参数对焊缝熔深和深宽比的影响.结果表明,在相同参数下,与常规TIG焊方法相比,GPCA-TIG焊可不开坡口一次性焊透8 mm不锈钢板,焊接效率明显提高.同时采用该方法,可以有效避免钨极的氧化烧损.     

工艺参数对GPCA-TIG焊缝成形的影响

以SUS304不锈钢为母材,利用自行设计制造的GPCA-TIG专用焊枪,研究了焊接工艺参数对奥氏体不锈钢GPCA-TIG焊缝成形的影响,对于优化GPCA-TIG焊接工艺具有一定的指导意义。结果表明,O元素能增加焊缝熔深,而N元素则不能,但N元素却能促进O元素的吸收;焊接电流和焊接速度决定了焊接线能量的大小,影响O元素对熔池Marangoni对流方式的改变;弧长的变化会影响焊接热源总体的热输入和熔池的温度分布。     

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.     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

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。     

附加补偿保护气体对高速脉冲MIG焊焊缝的影响

针对高速脉冲MIG焊易出现咬边、驼峰焊道等焊接缺陷,首次采用附加补偿保护气体方法,在靠近脉冲MIG焊焊枪喷嘴保护气罩的后端专门构建保护气体支路,通过该支路三通气阀控制补偿保护气体流量,对刚脱离焊枪喷嘴的高温固液态焊缝实施人工干预成形和焊缝表面二次气体保护. 以18-8型奥氏体不锈钢薄板为母材作平板堆焊试验,结果表明,引入适量附加补偿保护气体后,既能明显改善焊缝成形,又能对焊缝表面实施及时跟踪保护,对抑制单丝高速脉冲MIG焊时易出现的焊接缺陷改善效果明显,焊接效率可实现较大提升,在理论和工艺实践上具有进一步研究价值.     

双层气体保护焊的研究

本文研究了减少CO_2气体保护焊飞溅的一种新颖焊接方法,即采用特殊设计的焊枪,分层供给Ar气和CO_2气的双层气体保护焊法。试验证明该法可以采用少量Ar气实现无飞溅的焊接过程,并且能明显改善CO_2焊焊缝的成形和扩大合适的焊接规范区,具有生产实用价值。     

CO_2气体保护焊接操作方法上的几个问题

一、施焊方向问题使用 CO_2半自动焊接一般多习惯采用左焊法(右手持焊枪)。焊枪向施焊方向相反的一方倾斜。这就形成了:向前推着焊,保护气体向前吹的现象。如图:这种焊法,明显减弱了对熔池后部,半液态金属的气体保护作用。操作者一旦掌握不好,就会造成蜂窝状气孔或面包形焊缝。在水平位置,坡口焊缝焊接时尤为严重。     

氮氧联合过渡对GPCA-TIG焊焊缝的影响

针对外层引入氮氧混合气体的气体熔池耦合活性TIG焊,通过改变焊枪内外喷嘴的相对位置,分别研究了外层气体与熔池表面的耦合程度不同时焊缝成形、焊缝中氮氧含量及焊缝组织性能的变化规律.结果表明,氮氧联合过渡时气体熔池耦合活性TIG焊焊缝窄而深;低温冲击韧性高于母材及传统TIG焊的7.5%以上,而抗拉强度和屈服强度均略低于母材;焊缝组织晶粒细小,奥氏体上沿晶界分布着少量铁素体.气体熔池耦合活性TIG焊焊缝中的氮氧含量可以通过调节焊枪内外喷嘴的相对位置进行微量控制.     

外层氧气引入对GPCA-TIG焊焊缝性能的影响

针对SUS304不锈钢,采用传统TIG焊和GPCA-TIG焊进行工件表面熔焊,对外层气体引入氧气的GPCA-TIG焊和传统TIG焊焊缝的氧含量、显微组织、拉伸性能和低温冲击韧性进行了测定. 结果表明,GPCA-TIG焊焊缝组织主要为奥氏体和铁素体,铁素体形态以骨架状和板条状为主. 外层引入氧气时,焊缝中的氧含量增加,耦合度为+2时焊缝中的氧含量高于耦合度为0时的,焊缝的抗拉强度均略低于母材的. 耦合度为0的GPCA-TIG焊焊缝冲击性能与传统TIG焊的相同,耦合度为+2的焊缝低温冲击韧性有所降低,达到传统TIG焊的85%.     

双层气流保护TIG焊接方法

介绍了一种双层气流保护TIG焊接方法,它适用于TIG焊接过程,解决现有普通TIG焊接熔池深度较浅和混合气体保护下钨极易氧化烧损的问题.该焊接方法将传统单一气体通道的TIG焊枪改造设计为双层气体通道,内层气体为纯惰性气体,保护电极,外层为惰性气体和活性气体的混合气体,向熔池过渡活性组元,改变熔池传热对流模式,增加熔池深度.结果表明,双层气流保护TIG焊接方法可使TIG焊熔池深宽比较普通弧焊深宽比增加2～3倍,同时避免了钨极氧化烧损,延长使用寿命.     

Numerical simulation of influence of nozzle structure on arc characteristics of GPCA-TIG welding

This work mainly articulated the effects of nozzle structure on arc characteristics in gas pool coupled activating TIG( GPCA-TIG) welding process by using Fluent Software. Different models were set up to adapt the different torch structure during computer progress. The specific configuration of the welding torch made the gas flow in outer gas passage constrained. The nozzle structure has great influence on outer gas distribution because of the changing of coupling region between the outer active gas and molten pool surface. When the coupling degree is reduced or the outer gas passage become smaller,the oxygen in outer gas penetrates into the arc plasma and spreads to the arc region more easily. Owing to its cooling effects,the morphology of arc is contracted,and the arc temperature is increased. When the inner wall and the outer wall of outer gas passage are not parallel,the wide top and narrow bottom nozzle shape can bring more oxygen into the arc plasma,the arc is contracted and the peak temperature of arc rises a little more comparing to the narrow top and wide bottom one.     

超窄间隙TIG焊枪的建模与仿真

针对超窄间隙TIG焊的焊接工艺要求,提出了一种基于实体建模和数值模拟仿真相结合的焊枪优化设计方法.首先,根据气体在管道中的流动特性,建立了适用于超窄间隙TIG焊的STN和HTN型枪嘴的理论模型和实体模型,并进行了数值仿真分析；然后采用自行研制的铜丝网气保护试验装置测定了这两种枪嘴在不同的气体流量范围下的实际气体保护效果...     

大厚壁管扁焊枪的改进优化

随着国内二代半、三代核电站的规模化建造,窄间隙自动焊工艺被广泛应用于主回路管道焊接过程中。主管道焊接采用自动焊标准大焊炬,焊接过程中需要消耗大量的保护气体,且易受外界环境的影响,不便于进行量化控制,成本较高,这些因素很大程度上制约了自动焊技术的推广和普及。基于自动焊焊机自身特点,借鉴国外的成熟扁焊枪经验,分析焊枪结构,设计能够匹配自动焊焊机的焊枪结构,使得该扁焊枪可深入至焊缝表面进行近距离保护,大大减少所需保护气体流量,且不易受外界环境影响,保护效果更佳,便于量化控制。     

用于焊接机器人的TOPTIG工艺

TOPTIG是一种新的机器人焊接工艺,该工艺结合了TIG焊（焊接质量）和MIG焊（生产效率）的优点,其关键部件是一把独创设计的焊枪,填充焊丝穿过喷嘴与电机尖角平行。这种结构有一个重要的优点：减小了焊枪的总体尺寸,加强了机器人焊接时对于复杂焊接结构的可达性,无需借助机器人的第六轴改变焊枪及送丝的朝向。与该焊枪相关联的几个技术特征有：自动更换钨电极,双汽流喷嘴和推拉丝送丝机构。该焊接工艺已经在汽车制造工业中得到实际应用,如使用CuSi3焊丝无飞溅焊接镀锌板;食品工业,金属装饰品或化工产品的其他应用,如焊接不锈钢或铝合金。     

几何约束下TIG焊焊枪姿态研究

火箭发动机关键部件自动TIG焊中，因一些焊缝周围有特殊结构，为避免相碰，只能使焊枪偏转一个角度进行焊接，且此焊枪姿态与表征电弧电压的弧长和钨极伸出长度等有一定的关系，为了易于离线编程，必须对焊枪姿态进行深入分析。以火箭发动机典型的几何约束焊缝为例，提出了通用的求解思路。实际应用表明，此方法结果正确，可应用到各种几何约束焊缝的焊枪姿态分析中。