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.     

基于自动化控制的熔化极惰性气体保护焊焊接电源设计及实验测试

为实现焊接电流波形和电弧电压的精确有效控制,将DSC系统和FPGA系统用于熔化极惰性气体保护焊焊接电源的硬件和软件设计中,分别用于实现模糊控制电弧电压和变参数PI控制电流波形。通过实际测试表明,采用该控制系统进行实际焊接具有焊接过渡平稳、焊接质量较高及焊缝表面光洁度好等特点,并且实现了电流波形和电弧电压的稳定控制,从而为全数字化熔化极惰性气体保护焊焊接电源控制系统的设计与开发提供了参考。     

电渣焊对焊接电源有什么要求

电渣焊电源应保证维持稳定的电渣过程，以及在焊接过程中维持焊接工艺参数的稳定性（主要是焊接电流和电压）。具体要求如下： （1）保持稳定的电渣过程。电渣焊时，不应该出现电弧放电过程或电渣-电弧的混合过程，否则将破坏正常的焊接工艺参数，故电渣焊电源所需要的外特性与弧焊电源的外特性相反，因为空载电压低和感抗小（没有电抗器）的平特性电源。     

交流脉冲MIG弧焊电源及弧长控制

AC PMIG的控制模式是一周一脉一滴，脉冲电流设计在电弧EP极性时间里，其余时间均为基值电流。弧焊电源一次逆变控制电流快速动态过程，二次逆变控制电弧极性。控制系统采用双闭环结构，内环模拟控制电弧电流，外环80C196KC单片机控制电弧电压及电弧极性。根据电弧电压偏差信号及电弧状态，设计了四个控制规则及其控制参数的计算方法。正常焊接状态时变频控制交流脉冲频率。采用这种控制方案，获得了稳定性高、熔滴过渡均匀的焊接过程。     

高频电流在电弧焊接中的应用

以高频电流叠加于焊接电弧用以稳定电弧燃烧的方法,在国外早已被采用。过去由于我国焊接方式的落后,至今在一般焊接生产上仍未能采纳使用。 [高频电流的稳弧作用]我们知道,在交流焊接电路里接入一电阻降压器代替电抗降压器,虽然可同样得到输出电压下降的外特性,但不能产生连续燃烧的稳定电弧,其原因是电弧电流I与电源电压U_c(图1)     

熔化极气体保护焊电流与电压调节

在应用熔化极气体保护焊的基础上,分析焊接电流和电弧电压对焊缝成形的影响,探究焊接电流与电弧电压匹配对焊接电弧特性的影响规律,总结正确调节焊接电流与电弧电压的基本方法和操作技能,正确调节焊接电流与电弧电压是熔化极气体保护焊技术推广与应用的关键因素。     

CO2焊接弧长控制模型

通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究，提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律，以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理，建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验表明，当焊接工件与焊炬喷嘴之间的距离发生较大变化时，根据模型进行调节，可以保证不同干伸长条件下焊接电弧弧长基本不变，焊缝成形基本一致。     

MZ-1000型埋弧焊机焊接过程中参数不稳的改进措施

MZ-1000型埋弧焊机在焊接过程中经常出现参数不稳现象,焊接电流和电弧电压波动剧烈,严重时电弧电压波动的幅度高达±10V,焊接电流的波动幅度也有±100A,使焊缝表面成形不好,甚至不能进行正常焊接。这一现象在使用φ4mm的焊丝(I>700A)时或φ5mm的焊丝(I>850A)时更为严重。经检查,电源、送丝系统均正常,导电嘴接触良好,焊接电流、电弧电压和焊接速度都在合适的范围内,焊剂的覆盖厚度和颗粒度也与所用的焊接电流相适应。经初步分析认为,问题出在焊机的参数自动调节系统上。 MZ-1000型埋弧焊机属于带电弧电压调     

CO2焊机一元化智能控制系统

研制了CO2 焊接电弧电压的一元化自寻优微机智能控制系统 ,此系统能根据CO2 焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节 ,使焊接参数达到最佳配合。智能控制系统主要由弧压模糊控制模块、焊接电流控制模块与一元化推荐表组成。弧压模糊控制模块以CO2 焊接过程中的熔滴过渡频率 fd、燃弧时间与短路时间的比值tas与短路周期标准差σ等特征参数的综合值作为判据进行弧压寻优。样机试验结果表明 ,此智能控制系统能显著改善CO2 焊机性能 ,降低焊接飞溅。     

CO2焊要一元化智能控制系统

研制了CO2焊接电弧电压的一元化自寻优微观智能控制系统,此系统能根据CO2焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节,使焊接参数达到最佳配合。智能控制系统主要由弧压模糊控制模块、焊接电流控制模块与一元化推荐表组成。弧压模糊控制模块以CO2焊接过程中的熔滴过渡频率fd、燃弧时间与短路时间的比值tas与短路周期标准差σ等特征参数的综合值作为判断进行弧压寻优。样机试验结果表明,此智能控制系统能显著改善CO2焊机性能,降低焊接飞溅。     

金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺

提高电弧穿透能力是等离子弧焊接领域的重要课题.自主设计并搭建了金属粉末再压缩等离子弧焊接新工艺试验平台,采集焊接过程电信号、视觉信号、弧光光谱信号等,并从焊缝成形、电弧电压、熔融金属过渡、弧光光谱等方面对金属粉末再压缩等离子弧焊接过程进行了初步的研究.在相同焊接电流195 A条件下,与常规等离子弧焊接工艺相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝熔深增加1.29 mm、熔宽减少1.65 mm、电弧电压升高0.63 V.在波长为230 ~ 270 nm范围内,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接中Fe和Cr元素的特征谱线明显增多. 结果表明,在相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力增强.     

不锈钢活性剂等离子弧焊焊接电弧

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型.研究结果表明,活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高;活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大;电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式;使用活性剂后的焊接接头性能与未使用活性剂焊接接头相当.     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.     

电弧电压对混合气体保护焊电弧稳定性的影响

通过分析电压-电流波形图、电流-电压循环图、电压-电流概率分布图、短路时间频数分布图等．探讨电弧电压对混合气体保护焊电弧稳定性的影响规律,并确定了一定焊接条件下的最佳电孤电压。     

焊接电流对双丝间接电弧焊电弧特性的影响

主要研究了焊丝伸出长度对焊接电流、电弧电压以及焊接电流对双丝问接电弧气体保护焊电弧特性的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;双丝间接电弧气体保护焊负极焊丝的熔化速度随着焊接电流的增加而明显增大,正极焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而缓慢增大,两者均随着电弧电压的增加而减小;随着焊接电流的增大熔滴变细;双丝问接电弧气体保护焊有多种电弧形态。     

气流再压缩等离子弧焊接电弧行为

电弧等离子体行为对焊接接头组织结构和性能具有决定性作用,开展气流再压缩等离子弧特性研究对于指导先进材料的气流再压缩等离子弧焊接工艺和提高焊接接头质量具有重要意义. 针对气流再压缩等离子弧焊接新工艺,基于流体动力学和电磁理论,建立气流再压缩等离子弧数值分析模型,采用ANYSYS Fluent软件,通过C语言进行二次开发,定量计算等离子弧温度分布、流场分布、电势分布,分析压缩气对等离子弧温度场、流场、电弧电压的影响规律. 模拟结果表明,压缩气对喷嘴内的等离子弧温度分布基本没有影响,压缩气对喷嘴外的等离子弧具有拘束压缩作用;压缩气对等离子弧流场分布基本没有影响;压缩气能够提高电弧电压. 相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,气流再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力有望提高.     

铝合金P-MIG焊接电流对电弧形态的影响

通过对铝镁合金进行脉冲氩弧焊(P-MIG),在相同平均电流和平均电压工作条件下,调节不同峰值电流和基值电流,获得了不同的电弧形态.峰值电流对电弧形态有着重要的影响,而基值电流基本没有影响.基值电流是维持电弧燃烧的参数,在基值时间阶段,必须给定一个足够大的基值电流才能维持电弧的稳定燃烧.文中定义了电弧形态的表征值,针对电流对电弧形态表征值的影响进行了分析.峰值电流是决定电弧温度和脉冲能量的重要参数,铝合金电弧充分燃烧时电弧长度、电弧宽度和电弧纵向截面面积随着峰值电流增加而增加.

Abstract：

Under the same average welding current and welding voltage, by regulating the different based current and peak current, the Al-Mg alloy was welded with Al-Mg filler wire. The photos of welding arc were obtained by using high-speed video photography.Peak current has great influence on the shape and characteristics of the arc. With increasing the peak cunent value, rotated arc appears and pulsed rotated metal transfer behavior occurs. Based current has little influence on the arc shape. Base current is the important parameter for keeping arc burning. At pulse off time, it must be given base current value which is large enough to keep the arc burning stably. In this study, the arc shape is defined by arc length, arc width and arc portrait cross-section area, which will be influenced by the weld current. Peak current is important parameter of arc temperature and pulse energy. The study shows that when the arc is burning at pulse on time, the arc length, arc width and arc pomait cross-section area increase with raising peak current.     

Effect of activating flux on arc shape and arc voltage in tungsten inert gas welding

The effects of activating fluxes on welding arc were investigated. A special set of water-cooling system and stainless steel were used as parent material. During welding process, high-speed camera system and oscillograph were used for capturing instantaneous arc shape and arc voltage respectively. The experimental results indicate that the SiO2 flux can increase the arc voltage, while TiO2 has no this effect on arc voltage. Compared with conventional tungsten inert gas welding （C-TIG）, it is found that the arc shape of A-TIG welding used with the SiO2 flux has changed obviously.     

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.     

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究.结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式.焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮.燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系.