采用聚焦式变幅杆的超声-TIG复合焊接

与传统TIG焊相比,超声-TIG复合焊在铝合金及不锈钢焊接中可提高焊接效率、改善焊缝组织和力学性能,应用前景广泛.然而受超声振幅大小和耦合方式限制,超声作用效果有限.针对该问题,提出凹面聚焦式变幅杆.利用COMSOL Multiphysics软件优化凹面曲率半径,确定为21 mm.对聚焦式复合焊枪声场分布进行模拟.结果表明,与平面相对比,聚焦式变幅杆可改善声压分布,工件表面处声压幅值也由14.81 kPa增加到77.489 kPa,提高近5倍.利用聚焦式复合焊接装置进行焊接试验,与同参数平面复合焊接系统所得试验结果相比,焊缝熔深增加,接头晶粒更细小,抗拉强度提高,超声作用效果更显著.     

超声-TIG复合焊枪变幅杆水冷装置的设计

与常规TIG焊相比,超声-TIG复合焊可显著提高焊接效率、改善焊缝组织和力学性能,应用前景广泛.复合焊枪中超声振动系统对温度敏感,温度过高导致超声作用减弱甚至消失.为保证超声振动稳定输出,在变幅杆节点处加工环形槽通循环冷却水,对振动系统进行冷却.利用设计水冷后的复合焊枪进行定点焊接和变幅杆与换能器的测温试验,发现冷却后升温速度降低,峰值温度也分别从62℃和53℃降低到33℃,冷却效果明显.焊接电流为160 A的厚板铝合金堆焊试验结果表明,冷却变幅杆后复合焊枪连续稳定可焊时间从40 s增加到至少3 min.振动系统的温度始终低于37℃,且趋于恒值.复合焊枪焊接稳定性和大电流承载能力提高.     

电场提高激光-TIG复合焊熔深的机制

通过对比电场对单激光和单TIG焊接电弧在镁合金板材上堆焊熔深的影响,分析了外加电场对激光-TIG复合焊熔深的影响机制.同时通过研究在不同激光功率、不同TIG电流强度下电场的作用效果,对该机制进行了验证.结果表明,外加电场对激光-TIG复合焊熔深的作用是通过对激光小孔内等离子中带电粒子运动的控制来实现的.外加电场使小孔内电子向小孔底部运动时,可以增加焊接熔深;激光功率越大,外加电场增加熔深效果越明显;增大TIG焊接电流,削弱外加电场对熔深的增加作用.     

超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为

文中对低碳钢超声-MAG焊接熔滴过渡行为做了系统分析. 试验主要关注在超声作用下,低碳钢焊接中熔滴过渡行为的变化. 对熔滴过渡过程进行观测和分析. 结果表明,超声波会使MAG焊熔滴过渡分布区间发生改变,短路过渡对电压电流的适应性更强,大滴过渡电压升高,中等电流电压下不稳定的过渡得到一定程度的改善;对于不同的过渡形式,超声均可以增加其熔滴过渡频率,改变熔滴尺寸及形态,使熔滴以更小的尺寸、更高的频率过渡到熔池中;与普通MAG焊相比,超声-MAG焊的电流信号波动较小,熔滴过渡过程更稳定. 该分析对于超声辅助电弧焊接技术的发展与应用是一个重要补充.     

保护气体对不锈钢光纤激光焊接的影响

实验研究了保护气参数,如气体类型、流量、混合比例、吹气角度、落点位置等对不锈钢光纤激光焊接熔深的影响.结果表明,气体类型对焊接熔深有显著影响,且熔深按照He＞N2＞Ar的顺序排列;增大气体流量、减小吹气角度、或者增加Ar/He混合气体中He的比例,都会增加熔深;当气体落点位置距激光束光斑中心±1.5mm左右时熔深最大,而在激光束光斑中心时最小,二者比较熔深的增加值约为50％.     

MIG-超声复合焊接装置的设计

提出了一种MIG-超声复合焊接方法,设计了一套MIG-超声复合焊接装置。主要包括两个部分:固定焊枪和超声装置的焊接工装平台和基于单片机控制步进电机的移动平台。通过软件设计,使焊接过程简单、控制方便,为进一步研究超声对MIG焊接的影响,提供了实验基础。应用所设计的焊接装置,采用平板堆焊的方法,对低碳钢板进行对比试验,初步结果发现超声有促进熔滴过渡的作用。     

二极管泵浦激光-MAG电弧复合焊接工艺研究

针对Q235钢,开展了二极管泵浦Nd:YAG-MAG激光电弧复合焊接工艺研究。在试验结果的基础上,进行了复合焊接与单激光、单MAG焊缝形貌及焊缝显微组织对比分析,并分别讨论了激光功率、电弧电流、焊接速度对复合焊熔深熔宽的影响规律。     

超声电解复合加工深小孔装置与试验研究

论述了国内外超声电解复合加工技术的研究进展,对超声电解复合加工深小孔技术进行了研究,研制了超声电解复合加工装置,通过初步试验,分析了各因素对超声电解复合加工深小孔的影响,为今后的研究提供了基础.     

超声振动对304不锈钢窄间隙TIG焊接接头组织和力学性能的影响

针对304不锈钢窄间隙TIG(非熔化极惰性气体保护电弧焊)焊接焊缝晶粒粗大、接头拉伸性能较差等问题,采用将超声振动头施加在试板,在TIG焊接过程引入超声振动的方法对其进行焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明：引入超声振动后,在热力学和动力学综合作用下,焊缝熔深增加,焊缝区柱状晶向等轴晶转变速率提高,等轴晶占比增多,晶粒细化;与常规TIG相比,引入超声振动后改善了304不锈钢窄间隙焊接接头的焊缝组织,提高了其力学性能,焊缝区的硬度明显提高,接近于母材,焊接接头的抗拉强度和屈服强度也均高于常规TIG焊接接头,伸长率也得到提高;当超声振幅为40μm时,焊接接头的抗拉强度最高,为674 MPa,屈服强度也较高,为376 MPa,断后伸长率为25%。     

TIG电弧活性化焊接现象和机理研究(1)--表面活性剂对不锈钢材料TIG焊熔深的影响

研究了SiO2和TiO2两种单一成分活性剂对SUS304不锈钢材料TIG焊熔深的影响以及活性剂涂敷量对焊接熔深的作用效果.结果表明,活性化TIG电弧焊接能够大幅度提高焊接熔深及焊接效率.     

不锈钢轨道车辆用电阻点焊设备的组成与应用

针对不锈钢轨道车辆的材料的性能,适合采用电阻点焊技术进行焊接.分别从电阻点焊的工作原理、焊接设备的整体结构形式、焊接系统、走行系统、控制系统、焊接监测系统、润滑系统、冷却系统、焊钳结构、点焊电极、设备焊接能力、设备的辅助装置等方面分析了电阻点焊设备各系统的组成与应用,指出了生产不锈钢轨道车辆用电阻点焊设备的基本组成、应...     

Investigation of the process of electron beam welding in an external magnetic field

The process of electron beam welding of stainless steel in a strong magnetic field is investigated. It is shown to be possible to suppress the fluctuations of the penetration depth in the root part of the welded joint in electron beam welding of non-magnetic metals and alloys. The fluctuations are suppressed by restricting the penetration depth by rotating the electron beam. A permanent dipole magnet with a rapidly decreasing magnetic field is used to distort the trajectories of the electron beam and rotate it.     

13%Cr不锈钢的激光复合焊工艺

激光-MIG复合电弧焊接工艺综合了激光焊接和电弧焊接的优点,具有低热输入(0.25 kJ/mm)、高焊接速度(55～60 mm/s)、低变形等特点。应用在巴士和卡车底盘的马氏体不锈钢的焊接中取得了很好的效果,通过实验证明,激光-MIG复合焊的焊缝成形良好,接头力学性能、母材疲劳性能优越,其效率是普通MIG焊接的6.5倍。     

DP-TIG焊接方法工艺研究

深熔氩弧焊接方法(DP-TIG,Deep Penetration Tungsten Inert Gas Welding)是通过对钨极的高效冷却,压缩电弧,获得能量密度大、挺度高的电弧,可以实现穿孔形式的焊接,达到增大焊接熔深的目的。试验针对低碳钢和不锈钢两种焊接母材,通过调整相关的工艺参数,实现稳定的穿孔型焊接,最终实现低碳钢10 mm以下板厚,不开坡口平板对接焊的单面焊双面成形及不锈钢12 mm以下板厚,不开破口平板对接焊的单面焊双面成形焊接工艺,极大地提高TIG焊的焊接效率。     

The arc characteristic of ultrasonic assisted TIG welding

Many applications of ultrasonic-assisted methods were used during metal solidification, but they could not be introduced into weld pool. In this paper, a way of ultrasonic assisted TIG welding is introduced. By directly imposed ultrasonic vibration on welding arc, the vibration interacts with arc plasma and passes to the weld pool. Measurement results show that arc pressure is significantly increased with the ultrasonic vibration and the arc pressure distribution models are changed. Bead-on-plate welding tests on SUS304 confirm that this technology can influence the style of metal melting and increase weld penetration depth.     

不锈钢轨道车辆焊接技术应用

不锈钢轨道车辆选用SUS301L系列奥氏体不锈钢材质,采用薄板焊接,对复杂的轨道车辆结构的不同结构使用不同特点的焊接工艺技术。介绍不锈钢车辆材料的特点和性能,以及电阻点焊技术、熔化极气体保护焊焊接技术、钨极氩弧焊焊接技术、螺柱焊焊接技术原理。分析不锈钢车辆的焊接工艺特点、焊接工艺规范、焊接设备特点等,研究在高强奥氏体不锈钢材料的车辆生产中的焊接工艺技术。     

Relation between welding parameter and acoustic emission information during laser deep penetration welding

In laser non-penetration deep penetration welding process, welding material will vaporize, metal vapor and ambient gas will produce a higher degree ionization, which forms plasma of high concentration. In the case of forming a small hole, plasma will eject .from the hole, and form acoustic emission ( AE ) signals. Because AE information has many advantages such as non-contact measuring, fast response, and high ratio of signal to noise, it can be used as a monitor variable for in-process control. By studying AE information, information of welding pool and small hole can be obtained. According to characteristic of AE information, this paper reveals the correlation between welding parameters and AE signals, and provides a good base for further quality control.     

超声复合焊接系统声场模拟及焊接电弧压力分析

提出了超声复合焊接空间中声场参数的分析方法,根据超声复合焊接特性构建了分析模型,利用COMSOL有限元分析软件模拟分析了声场参数随着发射端半径的变化情况,同时模拟分析了声场参数在不同电弧空间高度的变化规律.采用静态小孔法对不同焊接参数下稳定燃烧的直流U-TIG焊和普通TIG焊的电弧压力分布进行了测量.结果表明,U-TIG焊电弧压力峰值明显高于普通TIG焊,复合电弧能够提高焊接时熔池表面上方的电弧压力水平,但是随着电流增加,U-TIG焊和普通TIG焊电弧压力峰值的差值减小.分析认为大电流时,弧柱中心区域温度很高,电流密度很大,使TIG焊电弧压力峰值明显升高,而U-TIG焊电弧等离子流力受到气体流量的限制,电弧压力峰值增幅减小.     

X80管线钢激光-电弧复合焊接工艺

激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺,影响焊接过程稳定性和焊接接头质量的因素较多。针对X80管线钢,系统开展了光纤激光-MIG电弧复合焊工艺研究。在对比光纤激光焊、MIG焊和激光-MIG复合焊的基础上,分别考察焊接电流、激光功率、焊接速度、光丝间距、离焦量等参数对焊缝成形的影响,并优化了激光-MIG复合焊的焊接工艺参数。     

镍箔中间层对不锈钢/铝合金激光深熔焊的影响

以不锈钢201和铝合金5052作为试验材料,添加镍箔作为中间层,配合钢上铝下的搭接接头形式,采用激光深熔焊方法进行了焊接试验,分析了热输入对焊缝成形的影响以及添加镍箔后接头力学性能与不锈钢／铝合金焊接性的变化,并提出了焊缝下凹深宽比r以表征焊缝对应力集中的敏感程度．结果表明,热输入升高会导致焊接过程中飞溅增加,焊缝宽度与下凹程度增大,熔穿深度升高;不锈钢焊缝金属嵌入到铝合金内的熔穿深度对焊缝的力学性能有着重要的影响;镍中间层的添加有效地改善了接头力学性能,扩大了可用的工艺参数范围．