SACTIG与VPTIG电弧稳定性的对比分析(二)

利用高速录像系统、焊接电弧测试分析仪同步实时采集正弦交流TIG(SACTIG)和变极性TIG(VPTIG)焊接电流、电弧电压、电弧形态信息,以再引弧过程中两电极空间气体的平均电导变化率为判据,建立了VPTIG电弧稳定性数学模型;比较分析了SACTIG与VPTIG焊接电流过零期间,焊接电弧稳定性与相关电学参数之间的关系.试验表明,VPTIG与SACTIG电弧本质上同属ACTIG电弧,虽然两者相关电学参数对电弧稳定性影响的规律方面是一致的;但是VPTIG与SACTIG电弧在产热、散热、极性转变特性、焊接电源空载电压、焊接电流波形等方面存在差别,两者电弧稳定性表现出许多不同特点.VPTIG和SACTIG焊接电弧稳定性分别随VPTIG焊接电源施加在两电极之间空载电压的上升斜率和SACTIG电源空载电压频率增大而提高;再引弧电压Ur越高电弧越不稳定;焊接电源空载电压越高电弧越稳定;焊接电流越大电弧越稳定.     

超快变换高频变极性方波TIG电弧行为

基于一种新型电路变换拓扑实现频率达超音频段且具有超快速电流上升沿和下降沿变化速率的高频变极性方波电流输出,将其用于铝合金TIG焊接过程,研究分析高频变极性TIG电弧行为.结果表明,变极性电流频率和变化速率具有对电弧形态、稳定性及电弧力的控制能力,提高电流极性变换频率,电弧清除氧化膜的能力增强,电弧表现出明显的收缩效应,电弧电压和电弧等效电阻增大,但电弧偏吹作用加剧.在一定频率范围内,增加变极性电流频率,减小负极性电流幅值及其持续时间,可增大焊缝熔透率,有利于提高焊接效率和质量.     

变极性脉冲MIG焊的控制

研究变极性脉冲MIC焊的主要目的是控制形成浅焯缝,高效焊接铝合金薄板变极性脉冲MIG蚌的控制系统由逆史控制系统和单片机控制系统构成。控制系统协调控制电弧极性、电弧稳定性、焊丝熔化及熔滴过渡、电弧电压等焊接参数,获得稳定的焊接过程。变极性脉冲MIG焊在电弧EP极性时,利用脉冲电流熔化焊丝、形成熔滴过渡,电弧EN极性时电弧沿焊丝端上爬,EN极性电孤促进焊丝熔化、减小电弧对熔池的加热作用,减小焊缝熔深,焊接薄板时其有独特优势。     

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。     

变极性TIG焊电弧压力分析

采用压力传感器获取不同条件下的变极性钨极氩弧焊(VPTIG)横焊时的电弧压力,研究分析了电弧压力在径向上的分布规律,对比研究了直流TIG焊、反极性期间占5%,15%的变极性TIG中心电弧压力.结果表明,变极性TIG焊电弧压力的径向分布属于双面指数分布.焊接电流在100~140 A范围内,在电流均值相等的情况下,由于反极性期间电子发射机制和电弧发散等原因,随着一个周期内钨极为正半波的时间比例增加,电弧压力逐渐减小,且焊接电弧积分力与电流的平方近似成正比例关系.     

激光辅助TIG电弧焊接高强铝合金的研究

采用激光辅助TIG电弧的焊接方法对2014高强铝合金进行了焊接。通过分析焊接过程所采集的电流、电压信号和焊接接头的抗应力腐蚀试验数据,研究了低功率激光对TIG电弧功率和焊接接头性能的影响。结果表明,加入500 W激光后,EN时段电弧两极间的电压下降明显,而EP时段的电压未发生明显改变;TIG电弧的脉冲峰值功率和脉冲基值功率均有较大程度的下降。与TIG焊相比,激光辅助TIG焊的焊缝熔深变大,熔宽变小,焊缝表面更加平整,热影响区变窄,焊缝中心区晶粒有一定的细化,提高了抗应力腐蚀性能。     

变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统

以研制的变极性TIG焊接电源为实验平台,采用记忆示波器、高速摄像救、光谱分析仪、焊接电弧动态分析仪,建立起变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统,同时采集焊接电流、电弧电压、电弧形态和电弧光谱等重要信息。并基于Visual C-语言开发的软件系统对采集的各种信息进行融合及分析。     

变极性TIG焊电弧负载特性及换向控制策略

通过对变极性TIG焊电弧负载特性试验研究,发现EN（钨极接负）时电弧的等效电阻小于EP（钨极接正）时电弧的等效电阻,而且随着电流的增大电弧等效电阻都减小,当从EP切换到EN时刻电弧等效电阻急剧减小。对电弧等效电阻的形成机理进行了分析,指出电弧等效电阻与阴极区、弧柱区、阳极区在不同电流条件下的工作机理有关,着重分析了阴极区电子发射和阳离子发射的机理。针对从EP切换到EN时刻电弧等效电阻急剧减小引起的电流冲击问题,提出一种变参数PI控制结合超前控制降低切换极性时的电弧冲击电流的控制策略？结果表明,控制策略既保证了焊接电弧的稳定,又显著降低了切换极性过程中电流冲击的峰值。     

高频脉冲变极性焊接电源及电弧压力分析

采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程.建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善.结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据.     

铝合金变极性等离子焊接电弧产热机理

从铝合金变极性等离子焊接电弧物理特性出发,研究了铝合金变极性等离子焊接电弧产热机理,分析了焊接参数对电弧热的影响规律。通过理论分析和试验研究,发现铝合金变极性等离子弧焊接时不对称电极特性对正、反极性期间电弧的产热具有很大的影响。反极性期间由于铝合金作为阴极,阴极压降大电弧产热量也增大。在变极性等离子弧焊接时正、反极性期间的焊接电流和持续时间等参数不同也是造成正、反极性等离子电弧产热不同的重要原因。     

纯钛TA2薄板双钨极氩弧焊焊接工艺

针对1.24 mm厚纯钛TA2薄板进行双钨极氩弧焊堆焊,研究焊枪倾斜角度和电极间距对电弧耦合、焊缝成形的影响,利用高速摄影和电信号采集系统分别对电弧形态、电流和电压波形进行分析,揭示纯钛TA2薄板高速焊焊接缺陷形成和抑制机理. 结果表明,电极间距在11 ~ 15 mm,电弧干扰小,焊缝成形良好;两个焊枪呈大致对称倾斜分布,液态金属后向流动被抑制,无明显咬边现象,焊缝成形良好. 采用合理的工艺参数进行TA2薄板双钨极氩弧对接焊,焊接速度可达3 m/min,接头抗拉强度为434 MPa,断后伸长率为31.4%,拉伸试样断裂于母材.     

Optimization and Prediction of Angular Distortion and Weldment Characteristics of TIG Square Butt Joints

Autogenous arc welds with minimum upper weld bead depression and lower weld bead bulging are desired as such welds do not require a second welding pass for filling up the upper bead depressions (UBDs) and characterized with minimum angular distortion. The present paper describes optimization and prediction of angular distortion and weldment characteristics such as upper weld bead depression and lower weld bead bulging of TIG-welded structural steel square butt joints. Full factorial design of experiment was utilized for selecting the combinations of welding process parameter to produce the square butts. A mathematical model was developed to establish the relationship between TIG welding process parameters and responses such as upper bead width, lower bead width, UBD, lower bead height (bulging), weld cross-sectional area, and angular distortions. The optimal welding condition to minimize UBD and lower bead bulging of the TIG butt joints was identified.     

全数字脉冲MIG逆变焊接电源的研制

采用双MCU和CPLD作为控制器件,建立了以单片机为核心的焊接工艺过程控制系统构成的研究开发系统,为数字MIG逆变焊杌提供必要的硬件基础.对基于微电脑控制的数字MIG逆变焊机进行了研究和开发.对数字MIG逆变焊机的焊接过程进行了试验,通过精密控制脉冲焊接过程不同阶段的焊接电流,实现了无飞溅、焊缝成形美观的MIG焊接;通...     

旋转电弧双丝串列焊焊缝跟踪

从时域波形、统计特征、自相关特性以及互相关特性等方面分析了旋转电弧双丝串列焊焊接电流的变化规律.结果声明,当空载电流增大时,前置焊丝上的焊接电流成正弦波动,并具有明显的自相关特性,表明空载电流的增大有助于提高电弧传感的灵敏度,但同时前后焊丝上的焊接电流互相关系数变大,说明二者相互影响增加.当空载电压增大时,电弧的挺度增加,前置焊丝上的焊接电流正弦波动变小,电弧传感的灵敏度变差.设计了软阈值小波滤波算法和分段参数自调整模糊控制算法,实现了双丝串列焊水平弯曲角焊缝跟踪,焊接速度达到90 cm/min.     

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.     

Sensitivity analysis of submerged arc welding process parameters

Selection of process parameters has great influence on the quality of a welded connection. Mathematical modelling can be utilized in the optimization and control procedure of parameters. Rather than the well-known effects of main process parameters, this study focuses on the sensitivity analysis of parameters and fine tuning requirements of the parameters for optimum weld bead geometry. Changeable process parameters such as welding current, welding voltage and welding speed are used as design variables. The objective function is formed using width, height and penetration of the weld bead. Experimental part of the study is based on three level factorial design of three process parameters. In order to investigate the effects of input (process) parameters on output parameters, which determine the weld bead geometry, a mathematical model is constructed by using multiple curvilinear regression analysis. After carrying out a sensitivity analysis using developed empirical equations, relative effects of input parameters on output parameters are obtained. Effects of all three design parameters on the bead width and bead height show that even small changes in these parameters play an important role in the quality of welding operation. The results also reveal that the penetration is almost non-sensitive to the variations in voltage and speed.     

Role of Welding Parameters Using the Flux Cored Arc Welding Process of Low Alloy Steels on Bead Geometry and Mechanical Properties

Welding parameters have direct effects on the bead geometry, microstructure, and mechanical properties of low alloy steels. A series of experiments have been carried out to examine some of these parameters using the flux cored arc welding process (FCAW). In this article, an experimental study was conducted to investigate the influence of welding parameters in FCAW process particularly welding voltage and travel speed on weld bead dimensions. The study also includes the effects of bead overlap and deposition sequence on the parent material and the heat-affected zone (HAZ) properties. It was found that an increase in the welding voltage leads to an increase in the weld bead width, and the increase in the welding traverse speed leads to a decrease in the weld bead width. When studying the bead overlap percentages, it was found that the 50% bead overlap can be considered to be practically a better option than the higher percentages of bead overlap (i.e., 70-90%). The experimental investigation of studying the deposition sequence showed that there were no significant differences in the microstructure, hardness, and the size of the refined HAZ between the two proposed deposition sequences. However, a significant improvement in the microstructure and the size of the refined HAZ, and a reduction in the hardness were achieved after depositing the second welding bead, irrespective of the depositing sequence.     

电流/电压匹配对铝合金激光-电弧复合焊接过程稳定性的影响

文中借助HANNOVER电弧分析仪和高速摄像机等设备,对不同电弧电压和焊接电流焊接过程进行实时监测,分析不同电参数对焊缝成形质量的影响;并验证激光的存在对波形的稳定具有一定的作用. 结果表明,主辅“双重导电通道”的消失、熔滴过渡方式跳变和焊接飞溅等不确定因素,均会导致电弧电压、电流波形图出现紊乱和尖角. 焊缝成形方面,随着电弧电压的增加,熔宽先增大后减少;而熔深则不断上升. 而电流增大时,焊缝的熔深熔宽不断增大. 因为电弧电压增大,改变了电弧的形态;而电流的增加则改变电弧的受力和能量.     

自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊参数对焊道表面成形的影响

以自保护药芯焊丝(414N-O)为研究对象,借助焊道表面成形系数来评价自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊焊道的表面成形特征,研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊过程中堆焊参数对焊道表面成形的影响. 结果表明,复合热源堆焊过程中,激光的加入明显降低了自保护药芯焊丝电弧作用点漂移概率,有效地克服了自保护药芯焊丝长弧堆焊气孔问题,降低了电弧对工件表面的作用能量. 堆焊参数中,光丝前后位置和光丝间距对焊道表面成形特征起决定性影响,激光前置时光丝间距对焊道表面成形影响显著,激光后置时则影响较小;光丝间距DLA=0 mm和DLA=+2 mm时,有利于焊道表面成形;光丝间距DLA=-2 mm时,恶化了焊道表面成形;激光功率、堆焊速度、堆焊电流和堆焊电压对焊道余高影响显著,激光功率、堆焊电流和堆焊电压对焊道表面成形系数影响显著,焊丝伸出长度对焊道余高和焊道表面成形系数影响较小.     

连续行走脉冲TIG焊熔池谐振法熔透控制

熔池振荡频率与熔池尺寸之间的良好对应关系,可以用于进行熔池尺寸检测及熔透控制,但在快速行走焊接时难度很大。本文在恒定直流之上叠加定频率正弦波电流做为脉冲焊接电流激振熔池,在连续行走焊接时,通过电弧电压检测熔池振荡即熔池尺寸。在脉冲电流作用期间,随着熔池尺寸的增长,当熔池自身固有振荡频率与焊接电流正弦波频率一致时,熔池产生谐振,从电弧电压中检测到谐振特征变化信号,该信号的强度,稳定性,重复性及与熔池