基于气泡声信号的水下湿法焊接电弧特性分析

由于水下湿法焊接的特殊性,电弧的燃烧是在焊接区域周围动态变化的气泡中进行的,焊接电弧的稳定性会受到气泡生长扰动的影响.基于气泡声信号研究,开展了常压水下湿法焊接声电信号同步分析实验.从一种全新的角度,通过同步采集不同焊接状态下的气泡声信号及电弧电信号,进行两者之间的相关性分析.研究结果表明,气泡声信号可以清晰地反映出焊...     

水下湿法药芯焊丝焊接气泡动态演变与其声脉冲分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律. 结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平. 水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175 ~ 205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.

     

水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性

利用焊接电弧电压信号的标准差和差异系数的倒数作为评价电弧稳定性的指标,通过试验研究了不同工艺条件下水下湿法药芯焊丝焊接的电弧稳定性．建立了湿法焊接电弧稳定性的敏感度模型,分析了各工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度和水深对湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性的影响．结果表明,水深增大时,焊接电弧稳定性变差,特别是在浅水区域,增大水深可显著降低电弧稳定性;焊接速度增大,电弧稳定性变差;焊接电压对电弧稳定性影响很大,适当提高焊接电压可提高电弧的稳定性．     

水下湿法焊接药芯焊丝成分设计及焊接工艺研究进展

对水下湿法药芯焊丝焊接的研究成果与发展现状进行了详尽的综述,介绍了水下湿法药芯焊丝焊接的优点、药芯成分的设计、工艺特点和接头性能,并提出了目前水下湿法药芯焊丝焊接存在的问题及今后的发展方向。水下湿法药芯焊丝焊接时,高氢含量、高压力和较快的冷却速度影响焊接接头的质量,而通过调整药芯焊丝的材料成分配比和在药芯中添加合金元素,可以实现渣气联合保护,达到优化焊缝组织性能的目的,也可以通过调整焊接工艺参数来优化焊缝。水下湿法药芯焊丝焊接技术的出现,使得水下焊接向高效、自动化的方向发展。     

水下湿法自保护药芯焊丝

开发了一种新型水下湿法自保护药芯焊丝,采用模拟压力舱以及自动焊接系统,在30米模拟水深的条件下进行了焊接试验,焊接结果表明焊接过程稳定,成形良好.按照美国焊接协会水下焊接标准（ANSI/AWS D3.6 1999）对获得的焊接接头的抗拉性能、弯曲性能、硬度以及冲击韧性等进行了研究.拉伸试验试件断裂位置位于母材区,弯曲试验试件弯曲180°没有发生断裂,并无明显裂纹产生,0℃冲击韧性达到30.25J/cm2.研究结果表明,自主研发的水下湿法自保护药芯焊丝可满足CCSE36等级钢的水下30米水深的焊接性能要求.     

药芯焊丝水下湿法焊接过程实时检测与控制技术

实现焊接过程的自动化、智能化是水下焊接技术的发展趋势,而首要的问题就是焊接过程的传感检测和控制技术.水下湿法焊接环境复杂,水介质与空气介质物理特征的差异决定了焊接过程完全不同的特点.介绍了基于药芯焊丝的水下湿法焊接过程检测与控制技术发展现状.根据传感检测信号的类型,主要检测方式可以分为视觉信号、电信号、热信号和声信号等...     

水深环境下湿法焊接声压替代图像信号可行性分析

水深环境下水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)受周围电弧气泡生长的影响,其状态需要通过信号采集. 文中首先搭建水下湿法焊接试验平台,进行湿法药芯焊丝焊接试验,对焊接过程中的气泡声压信号、高速摄像信号、电弧电流电压信号,进行同步采集;然后对比了引弧阶段下浅水和20 m水深的气泡动态演变图像及其声压信号,结合20 m水深稳弧阶段信号,发现气泡脉冲声信号与气泡图像在气泡大小、爆破周期等演变细节上有着很好的对应关系,但随着水深增加,烟尘导致图像信号更加模糊. 最后对水下20,40 m的环境中获取到的电弧从引弧到稳弧阶段的声电信号,进行对照分析. 结果表明,气泡声压信号可以清晰地反映出气泡的变化状态,深水下声压信号替代高速摄像具有可行性.     

水下湿法焊接等离子成分计算

水下湿法焊接所产生的电弧是在带电离子气体的气泡中形成的,结合前人对水下湿法焊接气泡成分的测定,分析了水下湿法焊接气泡中气体的主要解离和电离过程,对局部热力学平衡态下的不同水压、不同温度的水下电弧成分采用potapov模型进行了计算,其主要理论依据为Dalton分压定律、质量作用定律、电荷准中性条件和化学计量平衡条件.结果表明,随着水压由0.101 3 MPa变化到1.013 MPa再到10.13 MPa,离子体内H+,O,C,O+,C+的数密度呈现逐渐增加的趋势,同时电子数密度和离子体密度也跟随增加.而离子体总体平均电离度不受水压的影响.为进一步计算水下湿法焊接电弧的输运系数和水下电弧的仿真打下了基础.     

水下湿法焊接研究进展

为研究深水湿法焊接电弧等离子体介质击穿机制,建立了高压水下湿法焊接试验平台,获取40 m水深电弧引弧阶段光谱图,基于PIC-MCC方法建立40 m水深湿法焊接电弧击穿放电三维数值模型并对其进行分析,将光谱诊断电弧等离子体温度、电子数密度和数值模型分析得到的结果进行对比,验证了模型的合理性与正确性. 根据电弧光谱得到的电弧等离子体的主成分,从微观粒子角度对高压水下湿法焊接电弧等离子体动态演变过程展开研究,获得等离子体动态分布、粒子数目、电弧等离子体温度及电子数密度变化.结果表明,电子与背景成分水分子发生电离碰撞主要生成H⁺,OH⁺和O⁺,且OH⁺数目增长速度最快, H⁺次之,O⁺最后,在粒子数目上OH⁺远远大于H⁺和O⁺数目;电子与背景气体碰撞过程中发生了能量转移,运动到极板介质层的电子动能减小,电子与极板介质层电离碰撞反应弱化,直至达到饱和.     

超声辅助水下湿法焊接工艺

水下湿法焊接过程电弧不稳定,常存在熄弧、焊缝成形不均匀等问题.针对这一问题,提出了超声辅助水下湿法焊接方法,其原理是将功率超声振动与常规水下湿法焊接相结合,通过超声振动作用改善焊接电弧稳定性、焊缝成形,进而提高水下焊接接头质量.超声辅助水下湿法焊接堆焊对比试验结果表明,超声辅助水下湿法焊接显著改善了焊缝成形,能够获得尺寸均一连续的焊缝;焊接过程稳定性提高,熄弧率明显减小,熔深增大,余高减小,焊缝中心区域的显微硬度减小.     

水下干法脉冲焊接电信号的稳定性

电弧稳定性对水下干法脉冲焊接的焊缝质量具有重要影响。提出了一种水下脉冲焊接电信号稳定系数的计算方法,并将其作为评价电弧稳定性的指标。采用响应曲面法设计了以平均电流、基值电流、占空比、脉冲频率为参数的试验方案,并建立了电信号稳定系数关于这四个参数的数学模型,通过3D曲面图和等值线图分析了平均电流与基值电流、脉冲频率与平均电流的交互作用对电信号稳定性的影响。研究结果表明,电信号稳定性随平均电流、基值电流、脉冲频率先增强后降低,随占空比增大而增强。     

湿法水下焊接及水下焊接机器人技术进展

海洋作为能源、食品和原材料的重要来源地,越来越受到世界各国研究人员的重视.大量海洋工程的出现,对水下焊接技术提出了更高的要求.着眼于水下焊接中的湿法焊接技术,介绍了国内外的最新发展,概括了当前研究的两个重要领域,即水下焊接专用焊务的研制和湿法焊接用传感器;指出水下焊接机器人是实现人类从浅水走向深水的必然选择,从水下焊接机器人的机构设计和密封设计、远距离通信及遥控焊接等方面介绍了当前水下焊接机器人的技术进展.     

基于逆变脉冲MIG焊脉冲参数的研究

论述了脉冲参数对焊接过程的影响,并阐述在一脉一滴的过渡形式下脉冲参数之间的关系.针对以往的脉冲MIG焊脉冲参数由硬件产生,导致控制系统灵活性和可靠性差、控制精度低,本文利用计算机软件编制脉冲MIG焊波形控制程序,该程序可以根据不同焊接工艺参数输出不同的脉冲控制参数,实现了控制系统的灵活性,满足数字化脉冲MIG焊控制策略.     

水下干式高压焊接电弧摄像研究

在介绍高压焊接试验装置及其对电弧摄像要求的基础上,研制了与管道全位置高压GTAW自动焊机配套的电弧摄像系统,并通过电弧摄像试验证明:该系统可以成功地用于高压环境下管道全位置CTAW自动焊机焊接过程监视.     

水下复合板的爆炸焊接

通过水下爆炸焊接复合板试验,验证了水下局部排水空气保护的爆炸焊接法与水下直接爆炸焊接法的可行性,并对试验的结果进行了分析。     

湿法焊接平台的研制

研制了一种湿法焊接平台,该平台利用相互垂直的三个轴共同控制焊枪,基于水下超声波传感器完成焊缝的自动跟踪.三轴均采用上银CS1505C-420直线滑轨作为支承,利用富士RYC201D3-VVT2伺服电机和高细分数的步进电机进行传动,在ADT8940A1运动控制卡的统一控制下,实现了水下焊接平台的精确高速控制;利用计算机的串口通信功能,实现了焊接平台的远程控制,丰富了系统的控制方式,增强了系统的控制功能,介绍了各功能的具体实现方法,给出了基于平台超声波传感器的测距和湿法焊接的效果.     

脉冲埋弧焊动态过程仿真模型的建立

针对变速送丝调节系统脉冲埋弧焊的特点,利用MATLAB／SIMULINK软件对其动态过程进行了研究,建立了主电路仿真模型、电弧负载系统仿真模型及弧长变化系统仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型。仿真结果与实测波形吻合良好,证明了所建模型的正确性,并为脉冲埋弧焊的推广应用奠定了基础。     

Study of pores produced in underwater wet welding

0 IntroductionPore is one of the main defects produced in wet weld-ing, especially in deep water. The integrity, ductility,and strength of a wet weld will be reduced by the presenceof pores. It is very necessary to study the pore formation toimprove the quality of underwater wet welds and to ensurethe security and dependability of the welded structures.Underwater wet welding offers advantages such ashigh speed, good versatility, and cost effectiveness. It ischaracterized by lower visibility, …     

脉冲MIG焊动态过程的仿真

针对脉冲MIG焊系统的特点,采用目前应用最广的MATLAB软件,对动态过程建立了模型,并进行了仿真研究。通过Hannover-XⅡ分析仪所获得的波形与计算机仿真结果相吻合,说明所建立的模型是正确的,这为定量地分析弧焊系统的动态过程提供了一个强有力的工具。     

水下湿法焊接短路电流控制的探索

通过改变焊接回路的电压反馈比例获得脉冲电压,利用给定电压调节短路电流,用80C196KC单片机的HSO 1口产生脉冲波形控制送丝步进电机,形成脉动送丝方式。在单片机控制下,脉冲电压、脉动送丝与短路电位三位一体同步调控。系统除了具有电压、电流波形均匀工整,短路过渡频率受控,水下焊缝成形较为美观等特点外,在一定送丝频率下,短路时峰值电流明显降低,焊接过程十分稳定。