国产气保护药芯焊丝的质量问题及对策

分析了国产气保护药芯焊丝存在的工艺质量问题，从药芯配方设计、熔滴过渡形态的控制两方面探讨了气保护药芯焊丝工艺质量改进机理，提出了气保护药芯焊丝工艺质量的改进途径。结果表明，对钛型渣系焊丝，控制熔滴略微粗化，过渡频率适当降低，获得清晰的焊波，提高抗气孔性能；对碱性渣系焊丝，控制电弧形态特性，减弱熔滴斑点压力，改善熔渣特性，采用有效操作技术，改善焊丝的立向上焊接工艺性。     

CO2气保护药芯焊丝工艺性评价方法

CO2气保护药芯焊丝熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响,不同的熔滴行为可间接反映在焊接过程电信号的变化中.利用汉诺威弧焊分析仪对CO2气保护药芯焊丝的焊接电参数进行测试分析,提取短路大电流概率密度和、短路过渡频率、瞬时短路频率以及瞬时短路时间和等与药芯焊丝工艺性紧密相联的4个特征信息.然后,采用主成分分析法确定药芯焊丝工艺性评价指数,对药芯焊丝工艺性进行定量化评价,从而为科学评价药芯焊丝工艺性提供了新方法.     

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。     

钛型渣系 气保护药芯焊丝的冶金过程与工艺特性探讨

分析了钛型渣系气保护药芯焊丝的化学冶金过程、熔渣特性及工艺性能。结果表明，该药芯焊丝的焊接化学冶金过程是分区连续进行的，药芯焊丝熔滴过渡中伴随渣柱，以及渣柱直接进入熔池现象，可能导致焊接化学?台金反应不完全和冶金过程的新变化。焊接熔渣的碱度很小，渣中TiO2量较多，容易形成“短渣”，有利全位置焊接工艺性，渣中的硅酸盐和酸性氧化物具有细化熔滴作用，能够改善熔滴的过渡特性；熔滴的非轴向过渡，在较大电流时变为沿渣柱的射滴过渡形态，使焊丝的工艺性变得非常优良。这是药芯焊丝在高效、自动化焊接中所具备的独特优势之一。     

自保护药芯焊丝熔滴过渡的控制

从药芯组成和焊接工艺两方面对自保护药芯焊丝熔滴过渡的影响进行了研究,对熔滴过渡的受力进行了分析,研究结果表明适当增加气体动力即增大药芯中C、O质量分数,添加表面活性剂可提高颗粒过渡、射滴过渡的比例.电流、电压主要影响作用在熔滴上的电弧力,电流增大短路非爆炸附渣过渡、短路爆炸过渡及爆炸过渡的比例增大.电压增大使短路爆炸过渡、颗粒过渡、射滴过渡的比例增加.电流电压同样也对过渡时间有影响.而过渡时间对熔滴保护效果以及飞溅大小有重要影响.     

自保护药芯焊丝熔滴过渡的控制

从药芯组成和焊接工艺两方面对自保护药芯焊丝熔滴过渡的影响进行了研究 ,对熔滴过渡的受力进行了分析 ,研究结果表明 :适当增加气体动力即增大药芯中C、O质量分数 ,添加表面活性剂可提高颗粒过渡、射滴过渡的比例。电流、电压主要影响作用在熔滴上的电弧力 ,电流增大短路非爆炸附渣过渡、短路爆炸过渡及爆炸过渡的比例增大。电压增大使短路爆炸过渡、颗粒过渡、射滴过渡的比例增加。电流电压同样也对过渡时间有影响。而过渡时间对熔滴保护效果以及飞溅大小有重要影响     

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。     

激光功率对CO2激光-MAG电弧复合焊电弧与熔滴行为的影响

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,并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像,利用电弧分析仪记录电弧信号,通过试验深入研究激光功率对CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas,MAG)电弧复合焊接的电弧形态、焊接稳定性、熔滴过渡频率的影响。研究表明,焊接电流的增加减小了实际热源间距,并且实际热源间距在2 mm附近效果最佳;带电粒子在主辅导电通道内的运动产生扰动或漂移、焊接模式的跳变和过渡模式的改变是电流、电压波形出现紊乱和尖角波形的主要原因;激光的加入降低了熔滴过渡频率和过渡稳定性;焊接电流为160A、180 A时,激光-电弧复合焊接的熔滴过渡频率均随着激光功率的增加而先减小后增大,但其过渡频率介于160 A和180 A电弧焊接时熔滴过渡频率之间。     

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。     

波控短路过渡CO_2焊接恒频自适应控制系统

针对短路过渡ＣＯ２焊接工艺的特殊性,基于熔滴与熔池短路阶　段电源输出回路电阻的变化特征,确定了有利于消除瞬时短路及提高熔滴过渡规则性的焊接　电源输出电流波形。在对短路过渡频率及焊丝伸出长度进行实时检测的基础上,采用ＭＣ６８ＨＣ　１１Ａ１单片机为主控ＣＰＵ,　建立了焊丝伸出长度变化前馈补偿—短路过渡频率负反馈控制的波控短路过渡ＣＯ２焊接恒频自适应控制系统,以提高焊接工艺过程的稳定性、抑制焊丝伸出长度变化对焊接工艺过程的扰动。     

波控短路过渡CO2焊接恒频自适应控制系统

针对短路过渡CO2焊接工艺的特殊性,基于熔滴与熔池短路阶段电源输出回路电阻的变化特征,确定了有利于消除瞬时短路及提高熔滴过渡规则性的焊接电源输出电流波形.在对短路过渡频率及焊丝伸出长度进行实时检测的基础上,采用MC68HC11A1单片机为主控CPU,建立了焊丝伸出长度变化前馈补偿-短路过渡频率负反馈控制的波控短路过渡CO     

焊缝金属硅锰质量比对小电流焊接不锈钢药芯焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响

采用自制熔滴收集装置、高速摄影仪、电弧焊质量分析仪研究了在电流小于100A条件下焊接时焊缝金属中硅锰质量比对E308LT0-1不锈钢药芯焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响。结果表明:随着焊缝金属中硅锰质量比的增大,焊接过程中大尺寸熔滴占比先降后增,小尺寸熔滴占比先增后降,当硅锰质量比为0.311时,小尺寸熔滴占比最大,大尺寸熔滴占比几乎最小;不锈钢药芯焊丝的熔滴过渡形式主要为非轴向短路过渡,当硅锰质量比为0.311时,熔滴过渡最平稳,飞溅程度最低,电弧稳定性最好。     

超声辅助MIG焊接中超声作用特性研究

超声辅助熔化极惰性气体保护(Ultrasonic assisted metal inert gas,U-MIG)焊是一种新型熔化极焊接方法,利用外加声场将相应声学效果引入焊接熔池达到改善接头性能的目的。通过试验系统化研究超声对电弧形态、熔滴过渡以及接头宏观形貌的作用规律,主要目标是更好地理解超声在不同焊接条件下的作用特点。对高速摄像采集的电弧数据进行处理,结果发现随电弧电压增加,超声对电弧的压缩效果也逐渐增大;而随送丝速度增加,焊接电流增大,电弧压缩效果减弱。针对熔滴受力特点分析,可以看出超声作用后熔滴会受到一个促进熔滴过渡的附加力作用。在焊接电流为200 A时,该附加力达到最大,约为2.8×10-3 N,继续增大焊接电流,该附加力逐渐降低。对比不同送丝速度时焊缝宏观形貌,结果显示为了获得更高的焊接效率不能无限提高送丝速度,存在一个最佳的参数匹配值。结合平面驻波理论分析,随温度增加,声辐射力逐渐减弱,这在一定程度上也会削弱附加力作用效果。利用熔池薄膜模型探讨电弧、熔滴过渡以及熔池振荡三者之间的关系,超声对电弧形态、熔滴过渡的影响均可改变熔池的振荡特性,这间接表现为接头形貌的改变。通过试验与理论分析,为U-MIG焊接方法进一步发展与应用打下坚实基础。     

双旁路耦合电弧铝合金MIG焊熔滴过渡形态研究

提出双旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Dual bypass metal inert-gas,DB-MIG)电弧焊方法并建立试验系统.该方法以传统熔化极惰性气体保护焊接电弧为主弧,引入两路对称的电流可控的非熔化极旁路电弧并与主弧形成耦合电弧进行焊接.由于旁路电弧的分流作用,在保持较高焊丝熔化电流的同时可有效降低母材输入电流,并且旁路电弧力的作用对熔滴过渡也有显著的影响.设计专用的窄带滤光系统,实现无激光背光的焊接熔滴过渡行为的高速摄像,获得不同旁路电流参数条件下的铝合金DB-MIG焊熔滴过渡的高速摄影图像并进行分析.试验结果表明总电流恒定的情况下,熔滴过渡形态随旁路电弧电流参数改变而改变.对DB-MIG焊条件下作用于熔滴上的电弧力的分布进行理论分析,解释试验现象,理论分析和研究表明双旁路耦合电弧可以促进熔滴过渡并可显著降低喷射过渡的临界电流.     

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。     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

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。     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

直流正接MAG焊电弧及熔滴过渡特性

借助高速摄像手段研究不同保护气氛下(Ar+CO2和Ar+O2)、不同焊接电流大小的直流正接MAG焊的电弧及熔滴过渡特性,分析电弧烁亮球的成因及其对直流正接MAG焊接过程稳定性的影响特点,并在此基础上确立直流正接MAG焊的工艺区间,同时比较焊丝极性对MAG焊焊丝熔化系数的影响。试验结果表明,当保护气体采用Ar+CO2时,熔滴过渡方式基本上呈大滴排斥过渡,焊接过程不稳,飞溅较大,难以应用;当保护气体采用98%Ar+2%O2时,稳定的直流正接MAG焊的熔滴过渡方式可分为小电流滴状过渡和大电流射流过渡,其中前者为下垂滴状过渡,并且熔滴尺寸随着焊接电流的增大而减小,而熔滴过渡频率相应提高,后者的电弧烁亮区分为上下相串联的两部分,调节电弧电压可以控制电弧烁亮球的活动范围并能改善焊接过程的稳定性。