不锈钢焊条熔滴过渡形态的控制

采用水中收集熔滴、平板堆焊、高速摄影等试验方法,对不锈钢焊条熔滴过渡形态及其控制进行研究。结果表明,细熔滴渣壁过渡时,焊条的综合工艺性好,但气孔倾向大。提出抗气孔与优良工艺兼备的“准渣壁过渡”概念及其形成条件。采用双层药皮既可以实现理想的渣壁过渡,又能发挥强烈的冶金去氢作用。     

不锈钢焊条药皮温升开裂的产生与对策

本文分析了不锈钢焊条药皮温升开裂的特征以及对焊条工艺质量的影响,探讨了不锈钢焊条药皮温升开裂机理及工艺因素的影响,提出了控制药皮温升开裂的对策。结果表明,不锈钢焊条药皮温升产生的裂纹尺寸大小不一,形态各异;这些裂纹的性质属于药皮高温塑性不足或脆性开裂裂纹,药皮与焊芯间的分离或剥离属于粘结剂失效开裂。不锈钢焊条药皮温升开裂导致药皮脱落、熔滴粗化、飞溅增大、脱渣性变坏,增大了焊缝中的裂纹倾向和气孔敏感性,并使接头性能变坏。焊芯电阻大、温升高、膨胀系数较大是药皮开裂的主导因素,而药皮的高温塑性差,以及药皮与焊芯间粘结剂失效,是药皮与焊芯过早分离的诱发因素;焊接参数中,焊接电流对药皮开裂的影响最大,焊条烘焙温度（或药皮含水量）和焊条直径也有一定影响。提出控制药皮温升开裂的对策是：①改善药皮高温塑性。②提高药皮与焊芯间结合性能。③实现渣壁过渡形态或“准渣壁过渡”形态。     

不锈钢焊条工艺稳定性分析与评价

焊条渣壁过渡形态的倾向大小是衡量不锈钢焊条工艺稳定性的主要标志。利用汉诺威弧焊分析仪对不锈钢焊条的焊接电参数进行测试分析,提取短路电压概率密度和、平均电弧电压、平均焊接电流和短路频率等与不锈钢焊条渣壁过渡倾向大小有关的4个特征信息,然后采用主成分分析法确定不锈钢焊条工艺稳定性评价指数。研究结果为定量判断不锈钢焊条熔滴过渡形态和科学评价不锈钢焊条工艺稳定性提供了新方法。     

以电弧光谱信号传感MIG/MAG焊熔滴过渡的工艺适应性

熔滴过渡控制的实现，取决于获得宽工艺适应性的熔滴过渡传感信号。通过试验，获取了熔化极气体保护焊电弧，在不同熔滴过渡形式下的光谱分布、谱线信号的时域波形和频域特征。对试验结果的分析表明，电弧光谱信号在上述诸方面均表现出对不同熔滴过渡形式的适应性，是一种有潜力的高品质熔滴过渡信号源。     

熔滴过渡对自保护药芯焊丝工艺性能影响的研究

研究了熔滴过渡形态和焊丝工艺性能的关系。６种过渡形式中颗粒过渡、射滴过渡是自保护药芯焊丝中较 理想的过渡形式。而短路非爆炸这种主要的过渡形式虽然飞溅小、电弧燃烧也较稳定,但对熔滴保护效果较差。 研究结果对于指导自保护药芯焊丝的配方设计、改进其工艺性能和力学性能具有重要意义。     

熔滴过渡对脉冲熔化极氩弧焊快速成形的影响

为提高成形的精度和性能,采用机器人焊接系统和高速摄像系统,研究了铝合金双阶梯脉冲熔化极氩弧焊(Pulsed gasmetal arc welding,P-MIG)快速成形中熔滴过渡行为对多道多层成形的影响.试验中,通过调节脉冲频率和脉冲时间等脉冲工艺参数来获得不同的熔滴过渡速率、熔滴大小及熔滴过渡形式,研究其对多道多层成形的表面形貌(包括表面尺寸、正面形貌和侧面形貌)、微观组织和硬度的影响.试验结果表明:熔滴过渡直接影响着整体成形的表面形貌、微观组织和硬度.其中熔滴过渡形式对成形效果的影响最大;一脉一滴为快速成形的最佳熔滴过渡形式,其成形的表面形貌良好、整体尺寸均衡、微观组织细小均匀、硬度适中、层间硬度波动小.     

工程应用中的钛型CO_2气体保护药芯焊丝熔滴过渡

分析了GMAW熔滴过渡形态,重点探讨了钛型渣系CO2气体保护药芯焊丝的电弧、熔滴过渡特性,并以工程应用实例论证该类焊丝熔滴主流过渡形态。结果表明,GMAW用焊丝的工艺质量很大程度取决于熔滴过渡形态和电弧行为。熔化极气体保护电弧焊主要熔滴过渡形态是滴状过渡、短路过渡和喷射过渡。钛型渣系CO2气体保护药芯焊丝的电弧形态应属于活动、连续型,在大电流、强规范(含高的电弧电压)条件下施焊时,该焊丝熔滴主流过渡形态是非轴向滴状过渡。     

双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡受力分析

针对双旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Metal inert gas,MIG)焊过程,使用高速摄像采集不同旁路电流下的熔滴过渡图像,通过图像处理提取熔滴过渡数据信息,并对熔滴所受的主要作用力进行定量计算。根据计算结果对比分析不同参数下熔滴受力的动态变化情况,研究旁路电弧对熔滴过渡的促进机理。结果表明,在焊接总电流较大的情况下电磁力对双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡的影响最显著,旁路电弧可以促进熔滴上弧根面积的扩展和熔滴缩颈的形成,通过增加向下的电磁力来促进熔滴过渡,且旁路电流越大旁路电弧对熔滴过渡的促进作用越明显;在焊接总电流不变的情况下,随着旁路电流的增加熔滴过渡频率随之增加,熔滴尺寸随之减小,熔滴过渡形式逐渐由大滴过渡转变为喷射过渡。     

不同波长激光对激光—MAG电弧复合焊接熔滴行为的影响

通过计算分析了金属对Nd：YAG激光和CO2激光的吸收率;以8.0mm厚高强钢板为试验材料,采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化.建立脉冲MAG焊接熔滴力学模型,从熔滴受力角度分析了不同波长两种激光YAG激光和C02激光在激光—MAG焊接中对熔滴过渡形式和熔滴过渡频率的影响.结果表明,Nd：YAG激光和CO2激光输出特性存在差异,金属表面对YAG激光的吸收率约为CO2激光的3倍多;在焊接电流180A、焊接电压26V、光丝间距3mm的相同条件下,YAG激光—MAG电弧复合焊接熔滴过渡频率高于CO2激光—MAG电弧复合焊接的熔滴过渡频率,且熔滴过渡频率均随着激光功率的增加而降低,但是增加等量的激光功率,YAG激光—MAG电弧复合焊接熔滴过渡频率下降幅度更大;CO2激光—MAG电弧复合焊接过程中,熔滴的过渡形式由射滴过渡转变为颗粒过渡,在YAG激光—MAG电弧复合焊接过程中,熔滴过渡形式主要为射滴过渡.     

GMAW焊接熔滴长大和脱离动态过程的数学分析

考虑GMAW焊接过程中熔滴过渡的主要特点,利用“质量-弹簧”理论建立了熔滴过渡的数学模型,对连续电流条件下GMAW焊接熔滴过渡过程进行了动态力学分析。定量分析了熔滴过渡形式、振荡速度等对熔滴过渡行为的影响,预测出了不同焊接电流条件下的熔滴脱离尺寸和过渡频率。结果表明,在同一焊接电流条件下, 上一个熔滴的脱离会影响到下一个熔滴在焊丝末端的振荡,并影响熔滴的尺寸和过渡周期:熔滴尺寸和过渡频率的理论计算值与试验数据基本吻合。     

双电极钛钙型碳钢焊条电弧形态研究

用高速摄像系统及数字示波器对双电极钛钙型碳钢焊条的电弧形态进行了研究。结果表明．双电极钛钙型碳钢焊条电弧的形态与传统工件接电源的焊接电弧形态有较大差别，按电弧的集中程度可以分为集中型电弧和分散型电弧两种形态，电弧燃烧过程中两种形态的电弧又有程度不同的变化。燃烧过程中电弧形态随时间发生周期性的变化，相应其电弧电压也是周期性变化的。双电极钛钙型碳钢焊条的两芯间距和电弧电流对电弧形态的影响较大。     

熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影

建立了适合拍摄熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影系统。介绍了在光路的设计、背光光源的选择、转向和分幅措施的采用及放大率、摄影频率的确定等方面应采取的措施 ,其结论对熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影技术有较高的参考价值。     

熔化极气体保护焊熔滴过渡光谱信号模式识别系统的研究

为实现熔化极气体保护焊熔滴过渡类型的自动识别,开发了熔滴过渡光谱信号模式识别系统,利用此系统,获得了大量各种熔滴过渡类型的光谱信号。以此为样本,根据模式识别的原理和方法,在Windows环境下,以Visual Basic为开发语言,设计了熔滴过渡光谱信号模式识别软件,成功地对各种熔滴过渡类型进行了自动识别。     

CaF2-MgO-CaO-Al2O3渣系新型高强钢烧结焊剂的研究

针对７８４ＭＰａ级低合金高强钢埋弧自动焊的要求,通过对焊剂的碱度、渣系和熔敷金属的质量分数进行分析和试验研究,研制了一种高碱度、氟碱型、具有ＣａＦ２－ＭｇＯ－ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３渣系的新型烧结焊剂。该焊剂与合适的焊丝相配合可以满足焊接７８４ＭＰａ级低合金高强钢的需要。     

激光-MIG双丝复合焊电弧特性与熔滴过渡研究

利用搭建的激光-熔化极惰性气体保护(Metal inert-gas,MIG)双丝复合焊接系统进行焊接试验。在试验中,主要研究激光功率、送丝速度、光丝间距和离焦量等几个主要变量对复合焊接稳定性、电弧特性和熔滴过渡的影响规律。分别选取电弧电压变异系数、电弧偏转角、熔滴过渡方式及过渡频率作为评价参量对稳定性、电弧特性和熔滴过渡进行分析。研究发现,随着激光功率增加,电弧偏转角先减小后增加,在1 000 W附近偏转角最小,焊接过程最稳定。引导丝熔滴始终为粗滴过渡,而跟随丝熔滴为粗滴过渡+少量短路过渡,熔滴过渡频率呈现先增加后下降的趋势。在送丝速度为4 m/min时引导丝和跟随丝的电弧稳定性最好,电弧偏转角先减小后增加最终趋于稳定。在离焦量为–1 mm时,引导丝和跟随丝熔滴过渡频率均达到最大值,分别为8.6Hz和6.3Hz。     

药芯焊丝CO2气体保护焊熔滴过渡形态观察分析

采用高速摄影技术和汉诺威焊接参数分析仪,对国内外代表性的药芯焊丝CO2焊的熔滴过渡过程、电弧行为、飞溅、烟雾等电弧物理现象进行了大量的观察,总结了各种药芯焊丝熔滴过渡形式和电弧行为的特点,对各种过渡形式工艺性进行了初步评价。     

ACQUIRING AND PATTERN RECOGNITION OF SPECTRUM INFORMATION OF WELDING METAL TRANSFER

In order to recognize various metal transfer modes, by the creation of a pattern recognition system for metal transfer mode, five kinds of spectrum signal in gas metal arc welding (MIG, MAG and CO2) are collected and taken as training samples. These samples are pretreated by computer. Several key characteristic parameters of the spectrum signal are creatively extracted, and a corresponding recognition function and a minimum-distance-classifier are constructed. The results show that using this method, the pattern recognition of several kinds of metal transfer mode for the metal gas arc welding can be done successfully. It has good accuracy and recognition precision, basis for controlling the metal gas arc welding metal transfer automatically, and relative important parameters in welding process, such as the frequency of droplet transfer and the approximate diameter of each droplet, can also be obtained.     

Effects of Active Gases on Droplet Transfer and Weld Morphology in Pulsed-Current NG-GMAW of Mild Steel

The current research of narrow-gap gas metal arc welding (NG-GMAW) primarily focuses on improving the sidewall fusion and avoiding the lack-of-fusion defect.However,the high cost and operation difficulty of the methods limit the industrial application.in this study,small amount of active gases CO2 and O2 were added into pure argon inert shield-ing gas to improve the weld formation of pulsed-current narrow-gap gas metal arc welding (NG-GMAW) of mild steel.Their effects on droplet transfer and arc behavior were investigated.A high-speed visual sensing system was utilized to observe the metal transfer process and arc morphology.When the proportion Of CO2,being added into the pure argon shielding gas,changes from 5％ to 25％,the metal transfer mode changes from pulsed spray streaming transfer to pulsed projected spray transfer,while it remains the pulsed spray streaming transfer when 2％ to 10％ O2 is added.Both CO2 and O2 are favorable to stabilizing arc and welding process.O2 is even more effective than CO2.However,O2 is more likely to cause slags on the weld surface,while CO2 can improve the weld appearance in some sense.The weld surface concavity in NG-GMAW is greatly influenced by the addition of active gas,but the weld width and weld penetration almost keep constant.This study proposes a new method which is beneficial to improving the weld bead formation and welding process stability.