用因子设计法对熔化极氩弧焊(GMAW) 工艺参数灵敏度的分析

一般高质焊接接头必须有合适的焊缝尺寸和形态,这就要求选择好焊接工艺参数。为此用因子设计法建立数学模型对GMAW焊接工艺参数影响焊道几何尺寸灵敏度进行研究分析。研究采用了GMAW焊接机器人。焊接工艺参数选择了独立的三因子：焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊道几何尺寸主要监测焊道宽度、高度和深度。分析比较了3个焊接工艺参数对焊道几何尺寸的影响规律。试验研究表明,所建立的数学模型能对给定的焊道几何尺寸所要求的工艺参数进行估算,指出焊接工艺参数变化对焊道宽度和高度的影响比深度更大。     

基于响应面法的超高频电弧增材制造工艺优化

采用响应面法对超高频电弧增材制造工艺（UHFP-GTAW）进行了优化. 通过建立函数关系得到了焊缝尺寸关于焊接电流、送丝速度及焊接速度的多元二次回归模型，并运用方差分析验证了回归模型的可靠性. 设置优化条件选取了相应的焊接参数，并将焊缝尺寸的预测结果与试验结果进行了对比.结果表明，模型预测尺寸与实际试验测得的焊缝尺寸误差分别为焊缝宽度5.4%和焊层高度6.6%. 对沉积成形的GH4169高温合金薄壁构件分别进行了水平方向和垂直方向的拉伸力学性能测试，其强度极限分别达到1 130.93和1 126.04 MPa，断后伸长率分别为18.1%和16.56%，断面收缩率分别达到20.6%和20.2%.     

CMT工艺对铝合金焊道尺寸的影响

冷金属过渡(CMT)技术是铝合金电弧填丝增材的一种新型工艺方法。通过中心复合设计试验方案,基于响应面法建立了以CMT模式(CMT、CMT-P、CMT-ADV、CMT-PADV)为类别变量,以焊接参数(焊接电流、焊接速度)为变量因子,铝合金焊道宽度、高度、接触角为响应值的二次回归模型,分析了焊接工艺参数和CMT模式对焊道宽度、高度和接触角的影响,并对焊接工艺参数和CMT模式进行了优化。结果表明,焊接电流和CMT四种模式对焊道宽度、高度和接触角影响的交互作用显著,而焊接速度和CMT四种模式对焊道宽度、高度和接触角影响的交互作用则不显著。     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控（英文）

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧(GTA)混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为:激光激励电流电弧电流激光脉冲宽度激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为:电弧电流激光脉冲宽度或激光激励电流激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

水下局部干法CO_2自动焊接工艺参数对焊缝成形规律的研究

采用水下局部干法CO2自动焊焊接方法对16 mm厚16Mn钢进行平板堆焊试验,分析研究了电弧电压、焊接电流、焊接速度和焊枪倾角4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明,水下局部干法CO2自动焊的熔深主要取决于焊接电流,电弧电压及焊接速度对其影响不大;焊接速度对余高影响不大。前倾焊时,熔深小,焊道平而宽,焊缝美观,容易观察焊道,气体保护效果好;后倾焊反之。     

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.     

二氧化碳气体保护焊工艺对焊缝形貌的影响

主要研究了二氧化碳气体保护焊焊接工艺对焊缝形貌的影响,选择不同二氧化碳气体保护焊的焊接工艺参数在Q235钢板进行表面堆焊,并对焊缝形貌进行观察分析。试验结果表明:焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体压力等工艺参数对焊缝形貌均有影响,其中随着焊接电流的增大,熔深增大,熔宽基本不变,余高增大;随着电弧电压的升高,熔宽明显加大;随着焊接速度的增大,熔宽、熔深及余高均减小。     

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.     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧（GTA）混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为：激光激励电流>电弧电流>激光脉冲宽度>激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为：电弧电流>激光脉冲宽度或激光激励电流>激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

基于BP神经网络的电弧熔丝增材制造数据库系统

通过对电弧熔丝增材制造(Wire and arc additive manufacturing，WAAM)单道焊缝试验数据的分类整理，分析用户需求和使用需要，基于python编程语言下的Django框架，采用B/S架构开发了一个电弧熔丝增材制造数据库系统。试验结果表明，该系统采用数据库与算法预测模型结合的方式开发而成，主要设置了用户权限管理、基本打印数据和焊缝形貌预测三大模块，具有存储扩展打印试验数据功能和预测未知工艺参数下焊缝形貌的功能。不同的打印工艺方法引入不同的BP神经网络结构，使用时数据库系统自动读取库内已有的算法模型或根据已有的试验数据训练新的模型，之后录入试验数据会自动对模型重新训练，实现随数据库内试验数据扩展或修正自动适应的参数预测，能够预测未知工艺参数下的焊缝形貌尺寸。最后，基于MIG工艺设计了1组验证试验对数据库的预测功能效果进行检验，熔宽预测误差为1.3%，余高预测误差为1.5%，说明了数据库系统预测功能的可行性。 创新点： 将传统数据库的数据分类存储功能与预测算法相结合，充分发挥了已有试验数据的价值，并且集成了不同试验材料、焊接工艺方法等数据构建算法模型，实现了多种试验条件、焊接工艺方法下的焊接工艺参数预测功能。     

基于偏最小二乘回归的焊缝形状预测模型

提出了基于偏最小二乘回归模型的焊缝形状预测方法。以药芯焊丝CO2气体保护焊作为研究对象,建立了包括焊缝熔深、熔宽及余高等几何尺寸在内的焊缝形状偏最小二乘回归预测模型和多元线性回归预测模型。结果表明,偏最小二乘回归模型有效解决了预测模型中焊接电流与电弧电压等自变量间存在的多重共线性问题,比传统的多元线性回归模型具有更高的预测精度,相对误差在5%左右。     

基于旋转电弧传感法和神经网络的焊缝成形预测模型

搭建了基于旋转电弧传感法的焊接试验平台,制定焊缝成形与焊接电流波形情况的评价指标,确定以旋转电弧传感器检测的焊接电流、旋转频率、焊枪高度和焊枪旋转半径作为影响焊缝成形与焊接电流波形的关键因素。进行了焊接试验,采集训练数据,推导了焊接电流、旋转频率、焊枪高度、焊枪旋转半径与焊缝成形、焊接电流波形之间的神经网络模型。最后的验证试验表明,所构建的神经网络模型能较好地预测焊缝成形及焊接电流波形情况,能够为旋转电弧法最优焊接工艺参数的选取提供依据,以实现优异的焊接过程自动化。     

电弧增材制造焊缝建模及尺寸规律研究

电弧增材制造作为一种低成本、高效率的金属零件制造技术,受到了各国学者的广泛关注。然而加工精度低的问题限制了该技术的发展和应用。提出电弧增材制造单层单道半椭圆焊缝模型,通过正交试验建立焊道熔宽、熔高的回归模型,得到了焊缝尺寸与加工参数(焊接电压、焊接速度、送丝速度)之间的关系,从而完善了单层单道模型预测方法。此外,考虑到焊道之间的相互作用及影响,通过试验得出单层多道焊缝理论中心距与熔宽之间的关系,最终改进原有电弧增材制造单层多道模型。实例分析表明,该单层单道及单层多道模型与真实焊缝的截面吻合度极高,验证了上述两种模型的有效性与精确性,有利于提高电弧增材制造零件的加工精度与成型质量。     

铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测

文中首先采用同一组焊接参数,在四种厚度基板上进行单道20层铝合金薄壁试样成型,发现不同厚度基板下试样稳定区的焊道宽度相同. 基于此结论,利用二次通用旋转组合方法设计试验样本,通过二次回归方程建立工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度、层间温度)与成型试样稳定区域焊道宽度尺寸预测模型,经验证发现模型预测效果较好. 结果表明,影响焊道宽度的主要因素有焊接电流、焊接速度和层间温度. 当电流小于95 A时,参数对焊道宽度的影响顺序为:电流大于焊接速度大于层间温度;当电流大于95 A时,顺序变为:电流大于层间温度大于焊接速度. 同时,焊接电流和层间温度间存在交互作用.     

基于神经网络的316L不锈钢激光焊焊缝形貌预测

在316L不锈钢的激光焊接过程中,其焊接工艺参数直接影响焊缝的形貌,建立焊接工艺参数与焊缝几何形状之间的关系对于优化焊接工艺参数,降低焊接成本非常重要. 根据316L不锈钢焊缝二维不光滑轮廓形貌特点,采用分段函数思想,分别使用Hermite插值和最小二乘拟合的方法描述焊缝轮廓,构建广义回归神经网络焊缝二维形貌预测模型. 结果表明,采用Hermite插值的方法能够获得更准确的焊缝形貌,其平均相对误差为?3.49%. 该模型为316L不锈钢激光焊焊缝预测提供一种有效方法.     

不同焊接方法对E690海工钢气孔规律的影响

E690海工钢采用激光锻造电弧复合焊进行焊接修复。通过显微硬度、残余应力检测评价电弧焊、单光束激光锻造电弧复合焊和双光束激光锻造电弧复合焊3种焊接方法的力学性能和焊缝形貌。采用电弧焊,焊缝产生较多气孔和未熔合;单光束激光锻造电弧复合焊试验表明,经过热力耦合作用,焊接电流、电弧电压分别为108 A和40 V,可以焊接坡口宽度4 mm、坡口深度5 mm的焊缝,进一步增加了焊缝的熔深和熔宽,并且减少了气孔的大小和数量;使用双光束激光锻造电弧复合焊可以在焊接电流、电弧电压平均值分别为70.25 A和33.58 V的情况下有效抑制气孔和裂纹的产生。同时研究了激光波长对焊缝成形的影响,当两束激光波长均为532 nm,激光能量500 mJ,频率为10 Hz,焊道表面及截面形貌的力学性能最佳。     

回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸影响因素的分析

试验针对核电压力容器用钢SA508-3钢进行,采用TGS-56焊丝和TIG焊,在100 mm厚SA508-3钢板进行单道次堆焊,通过对焊缝断面的宏观金相观察,分析不同焊接工艺参数对回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸的影响.结果表明.回火焊道焊接技术的实现与焊接电流和送丝速度关系明显,焊接电流对热影响区深度d尺寸影响较大,送丝速度主要起改变焊道余高(b)的作用,焊接电流越小或送丝速度越大,b+h(焊缝熔深)与d的差值越小,越利于回火焊道焊接技术的实现;焊接速度对焊接接头各几何尺寸影响均较大,焊接速度变化不能明显地改变b+h与d的差值.     

电弧压力对MIG焊接熔池几何形状的影响

根据电弧物理基本原理,建立了MIG焊接电流密度在变形熔池表面的分布模型,在此基础上得到电弧压力计算模型,计算结果表明,MIG焊接电弧压力在电弧中心线附近呈双峰分布,且双峰向电弧后方偏移,在离开电弧中心线一定距离处变为单峰分布,熔池表面变形程度对电弧压力分布有显著影响,采用双峰分布的电弧压力,热流密度分布模型,定量分析了焊接工艺参数对熔池几何形状的影响规律,为焊缝几何尺寸的预测和控制提供了可靠数据,基于该模型计算的焊缝几何形状与实测的吻合良好。     

基于逐步回归法研究激光复合焊接工艺参数对焊缝的影响

采用CO2激光-TIG复合焊接3 mm厚的不锈钢板,基于多元线性回归方法,研究了焊接工艺参数对焊缝熔宽及塔深的影响.试验结果表明,对激光-电弧复合焊焊缝熔深影响程度从大到小的焊接工艺参数依次为:激光功率、焊接速度、TIG焊焊接电流和热源间距,其中前2项的影响最为突出;对熔宽影响的焊接程度从大到小的焊接工艺参数依次为:焊接速度、TIG焊焊接电流、热源问距和激光功率,并分别给出了回归教学模型.     

旋转电弧焊接工艺参数与焊缝成形的关系

在旋转电弧自动焊接中工艺参数的选择对焊缝成形有很大的影响,而数学预测模型的建立可以用来选择主要焊接工艺参数。本文简单介绍了回归分析法的原理,并运用回归分析法建立了旋转电弧自动焊接中焊枪旋转频率、旋转半径、焊枪高度和焊接电流与熔宽、熔深之间的预测模型,并对预测模型进行了统计检验与误差分析。最后根据预测模型进行了焊接工艺参数的灵敏度研究。