活化焊丝电弧形态及熔滴过渡的研究

本文用ｎａｃＥ１０型高速摄影机研究了在焊丝加入Ｋ２ＣＯ３，Ｎａ２ＣＯ３，ＴｉＯ２等活化物质时，活化焊丝的电弧形态变化及熔滴过渡形式，并且与不加活化物质的实芯焊丝进行了对比。研究结果表明，活化焊丝的电弧弧根扩展，弧柱热量分布均匀，熔滴呈细小颗粒过渡，声音柔和，而实芯焊丝，电弧收缩，热量集中，熔滴呈大颗粒过渡，最后本文对产生这些变化的原因进行了简要分析。     

药芯焊丝电弧焊电弧形态与熔滴过渡行为的研究

基于数码照相技术研究了CO2保护气氛下,渣系和焊接参数对药芯焊丝电弧焊（FCAW）电弧形态和熔滴过渡行为的影响。研究发现,酸性及金属芯渣系药芯焊丝在所有焊接参数下电弧扩散角相差不大,碱性渣系药芯焊丝因药芯中含大量消电离元素,大焊接参数下电弧扩散角比其它两种渣系小;金属芯药芯焊丝大焊接参数下发生“半潜弧”,可见弧长显著缩短。随着焊接参数增大,酸性,碱性,金属芯药芯焊丝均依次出现如下熔滴过渡类型;短路过渡、大滴排斥过渡、细颗粒过渡,均未发生喷射过渡。     

双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡与电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系进行了深入分析.结果表明,熔滴过渡和电弧电压、电弧形态的规律性变化存在密切的对应关系.熔滴形成、长大、脱离焊丝端部的规律性变化使极性斑点间距及弧柱电阻发生变化导致了电弧电压的波动,从而使电弧形态发生由暗到明、由小到大的规律性变化.随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式发生变化,熔滴尺寸减小.不同的熔滴过渡形式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大.     

无镀铜焊丝熔滴过渡形态与工艺质量的关系

综述了镀铜和无镀铜焊丝熔滴过渡形态与工艺质量的关系。两种焊丝GMAW焊接时,熔滴有大滴过渡、喷射过渡和短路过渡3种形态。在富氩混合气时都存在滴状向喷射过渡的转变电流。无镀铜焊丝在不同保护气体时的电弧改善、熔滴细化、转变电流均低于镀铜焊丝。焊接电流和电弧电压的正确匹配是获得满意过渡形态的重要条件。焊丝的工艺质量除了受焊丝和涂层成分及母材焊接性控制之外,主要受焊接工艺条件控制。通过工艺参数匹配的变化建立了熔滴过渡形态与焊丝工艺质量间的关系,其内在联系主要是熔滴尺寸和转变电流的变化。     

交流CMT动态电弧特征及熔滴过渡行为分析

为了研究交流CMT焊接过程中的电弧形态及熔滴过渡过程,采用高速摄像技术结合焊接电参数采集系统,拍摄了清晰的交流CMT电弧及熔滴图像,同步采集了电参数的波形数据,将二者结合起来分析.结果表明,交流CMT电弧经历燃弧-形成熔滴-熄弧过程;正极性阶段焊丝端头电弧集中,工件表面电弧发散,形成"钟罩"形电弧;负极性阶段电弧有"上爬"现象,该现象会加速焊丝熔化;熔滴过渡经历冷-热-冷的转换,无缩颈形成;负极性阶段的焊丝熔化速度相对较快,熔滴过渡周期小于正极性阶段,熔滴直径比正极性阶段的略大.     

焊接电参数对药芯焊丝熔滴过渡形态的影响

采用高速摄影、汉诺威分析仪等试验方法,以DW100药芯焊丝为例,分析讨论了电弧电压、焊接电流两个焊接电参数对药芯焊丝熔滴过渡形态的影响,总结归纳了药芯焊丝基本的熔滴过渡形态.     

碱性药芯焊丝熔滴过渡特性及工艺性分析

利用高速摄像和汉诺威弧焊分析仪,在富氩气体保护条件下,在不同的焊接参数下对3种碱性药芯焊丝样品进行了测试和分析. 结果表明,较小焊接参数时,熔滴过渡形式为粗熔滴排斥过渡,电弧稳定性差,飞溅大;随着焊接参数的增大,熔滴过渡逐渐转变为细熔滴过渡,过渡过程趋于稳定. 熔滴受到较大的排斥力以及熔体的表面张力大是造成大颗粒飞溅的主要原因,较长的渣柱对熔滴过渡具有导向作用,细化熔滴和形成稳定、较长的渣柱是改善碱性药芯焊丝工艺性的重要途径.     

保护气体对ER5356铝合金焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响

采用ER5356铝合金焊丝对6 mm厚的5083-H111铝合金进行了MIG焊接试验,通过焊接质量分析平台和高速摄像机采集分析了100%Ar、75%Ar+25%He、50%Ar+50%He和100%He四种保护气体下的电弧熔滴过渡形貌和电信号特征。结果表明：随着保护气体中He比例的增加,电弧形貌由钟罩形向扁束状转变,电弧底部有收缩的趋势,电弧光亮的弧柱区域面积减少;电弧电压升高,焊接电流变大,导致电弧收缩和电弧密度提高,从而影响了焊丝的熔化速率,增加了熔滴过渡的频次,焊接电流概率密度曲线变化不大,电弧电压概率密度曲线发散较明显,熔滴过渡趋于不稳定,从短路过渡向亚射流过渡转变,但是熔滴尺寸均匀性变差,熔滴颗粒不均匀。总体来说随着He的增加,电弧稳定性较差,但熔滴过渡形式得到了一定的改善。     

不同窗口的电弧光谱信息与焊丝熔滴过渡

用光谱窗口替代光谱仪是实现熔滴过渡电弧光谱信息在线控制的基础。有两种不同的熔滴过渡光谱窗口选择方法：选取以焊丝金属谱线为主的窗口或选取以保护气体元素光谱为主的窗口，不同的光谱窗口所反映的信息不同。通过实际选取这两个窗口，获得了相应的电弧光谱信息，并对这些信息特征进行了分析。结果表明，以焊丝金属谱线为主的光谱窗口光谱信息能很好地反映熔滴过渡过程是因为焊丝金属元素在电弧中的浓度分布直接反映着熔滴过渡，以保护气体元素光谱为主的窗口对电弧中的熔滴过渡反应程度较差是因为保护气体元素粒子浓度只能间接地反映熔滴过渡。要检测电弧熔滴过渡应选择焊丝金属元素谱线密集的光谱波段。     

自保护药芯焊丝熔滴过渡及飞溅分析

电弧物理特性是影响电弧行为和焊接飞溅的重要因素。利用高速摄像技术和汉诺威弧焊分析仪观察分析自保护药芯焊丝的电弧行为、熔滴过渡特征与飞溅形式的关系。研究发现,自保护药芯焊丝电弧在滞熔渣柱周围环绕旋转、熔滴过渡的模式以及焊接冶金反应是形成焊接飞溅的主要原因。焊接过程中自保护药芯焊丝主要有五种飞溅形式:爆炸飞溅、电弧力引起的飞溅、气泡放出型飞溅、颗粒偏飞和熔池飞溅。统计结果表明,爆炸飞溅是数量最多的飞溅。     

抗酸管线钢埋弧焊焊丝的开发研究

以Mn-Ni-Ti-B为主要合金系,采用低C、低Mn及超低S、P控制,研制出了一种能够适用于X65MS钢级及以下抗酸管用埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101G焊剂匹配,依据GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求进行熔敷金属试验检测,结果表明:屈服强度为465 MPa,抗拉强度为541 MPa,-20℃冲击功均在27 J以上;采用X65MS卷板结合抗酸焊丝进行螺旋埋弧焊管现场试制,结果显示:焊接工艺性能良好,焊接接头形貌优良,焊接接头抗拉强度556 MPa,实体管焊缝0℃冲击功为178 J,焊接接头所有硬度均小于250 HV10。经过HIC测试,焊接接头CSR、CLR、CTR均为零,经过SSCC测试,在72%、90%SMYS载荷下,焊接接头均未出现断裂,焊接接头表现出良好的力学性能和抗酸性,采用新开发的抗酸焊丝完全满足X65MS抗酸埋弧焊管性能要求。     

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.     

耦合电弧钨极TIG焊电弧压力的测量与分析

开发了一种耦合电弧钨极,可显著降低电弧压力,消除咬边和驼峰焊道等缺陷,实现较高速度的TIG焊接.针对这种钨极进行了TIG电弧压力测量,研究了主要工艺参数对电弧压力分布的影响规律.结果表明,与传统TIG电弧相比,在相同参数下耦合电弧钨极TIG电弧压力峰值明显降低,并且随着弧长的增加、钨极伸出长度的增加、焊接电流的减小、电极槽宽的增大以及钨极直径的增大,耦合电弧钨极TIG焊的电弧压力峰值减小.对电弧压力的影响由大到小依次为焊接电流、钨极伸出长度、弧长和钨极直径、电极槽宽.     

保护气体对金红石型药芯焊丝电弧行为影响分析

采用高速摄像装置及汉诺威弧焊分析仪分析了金红石型药芯焊丝在100% CO₂及80% Ar+20% CO₂气体保护焊时的熔滴过渡模式及电弧形态.结果表明,100% CO₂气体保护焊时小、中、大参数均出现排斥过渡特征,随电弧电压与焊接电流增加,熔滴尺寸减小,过渡频率增加,出现滴状过渡,波形呈锯齿状;80% Ar+20% CO₂气体保护焊时以滴状过渡为主,大参数时出现射滴过渡,波形近似直线.前者渣柱仅出现于熔滴形成长大的初期,后者在熔滴过渡全过程均有渣柱存在,且对熔滴过渡有一定的导向与稳定作用.这与电弧形态不同,熔滴与渣柱受电弧热作用的效果不同有关.     

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.     

980钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究

以厚板980钢为对象,进行了超窄间隙熔化极混合气体保护自动对接焊试验,并依据《JB4708—2000钢制压力容器焊接工艺评定》国家标准,对980钢超窄间隙MAG焊接头进行了拉伸、弯曲和冲击试验,分析了显微组织、显微硬度和宏观形貌。结果表明,接头所有技术指标均满足国家标准要求,且焊接热影响区很窄,该区塑韧性损伤极小。     

自保护药芯焊丝全位置焊接电弧稳定性分析与评价

采用高速摄像仪和汉诺威弧焊质量分析仪对三种市售X70管线用自保护药芯焊丝全位置焊接的熔滴过渡及电弧稳定性进行观察分析.结果表明,全位置焊接电弧稳定性为1号焊丝最好,3号居中,2号最差;电流变异系数比标准差更能准确地反映电弧稳定性;单凭平均短路时间不能作为判定电弧稳定性的依据,必须结合短路时间频次分布图才有意义;短路过渡时电弧电压概率密度分布为双驼峰形状,双驼峰处曲线的概率密度分布及整条曲线的收敛情况可作为评定电弧稳定性的重要参考依据.