超声钨极氩弧复合焊接电弧压力特征研究

为了揭示超声钨极氩弧(Tungsten inert gas,TIG)复合焊接电弧特性,采用小孔法获得的稳定电弧压力分布形式,分析超声能量作用下电弧压力分布形式与普通电弧压力分布形式之间区别。研究焊接电流、电弧长度及保护气喷嘴高度对压力分布的影响。试验中发现,电弧长度由2mm增加到6.2mm时,与普通电弧压力一直减小不同,复合电弧的压力分布呈现出周期性变化,并且在弧长为4.4 mm时,电弧压力达到最大值。普通TIG焊接中不作为工艺参数的保护气喷嘴高度,在复合焊接中对压力分布有很大影响,喷嘴高度由2mm升高到5mm,电弧压力峰值从170.8Pa减小到60.5Pa。试验结果表明:超声钨极氩弧复合焊接方法能获得较高的电弧力,并且压力分布接近于高斯分布,有利于增加焊接熔深,提高焊接生产效率。     

微型直流氩弧焊机

氩弧焊具有焊接接头质量高、焊缝成形美观等许多优点,因此,它广泛地用于不锈钢、耐热钢、有色金属、难熔金属、稀有金属等许多金属及合金的焊接。普通直流氩弧焊机在电流小于30安时,电弧不稳,起弧冲击电流大,很难用它来焊接小薄片金属材料。为了克服普通直流氩弧焊机的     

单电源三丝MIG焊的交替燃弧特性

三丝焊作为一种高效的焊接方法受到重视,而电弧形态及燃弧特性是反映焊接过程稳定性,决定焊缝成形及质量的重要因素。试验中搭建三丝熔化极惰性气体保护(Metal inert-gas,MIG)焊系统,利用Mult Daq电信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态及熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察不同电弧电压下的焊丝燃弧情况及熔滴过渡方式,研究短路过渡和大滴过渡形式下的交替燃弧机理,以及电弧电压对单电源三丝MIG焊交替燃弧过程的影响。结果表明,当焊接电源供给能量较小时,并联的三根焊丝上的电流分配呈现"此消彼长"的规律而导致电弧在焊丝间交替燃烧,且焊丝在电弧空间中的位置决定了焊丝上的电流分配。随着电弧电压的增加,交替燃弧频率减小。当电弧电压达到34 V时,三根焊丝同时燃弧,无交替燃弧现象,交替燃弧频率变为0 Hz。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光 脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响.研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深.对于不同焊接电流,光丝间距在0～3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值.试验结果分析表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度:MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率.     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

面能量对激光—电弧复合焊接焊缝及熔滴过渡的影响

引入面能量的定义,从激光功率、电弧参数和焊接速度等方面来研究面能量的变化对焊缝熔深、熔宽、焊缝成形系数和熔滴过渡的影响,试图建立激光能量与电弧能量之间的最佳配比关系以及面能量与熔深的定量关系。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;利用激光共聚焦显微镜观察焊缝形貌,并测量焊缝熔宽、熔深等数据。试验研究发现:激光与电弧两热源之间存在最优匹配范围;电弧电压与焊接电流之间存在U(15 1)0.05I的关系式;焊接速度的降低与焊缝熔深的增加并非线性关系,可选择的焊接速度是一个区间,该区间内存在一个最佳的焊接速度,并对应一个最佳的面能量。因此,在具体的激光—电弧复合焊接中,需要根据板厚、接头形式等确定激光与电弧的能量参数,选择合适的面能量。     

自动焊規範对焊缝的影响及其变动原因与防止办法

随着祖国经济建设的飞跃前进,自动焊和半自动焊在工业上的应用愈来愈广。在施工时因规范(仅指电弧电压和电流)经常的发生变动,故影响了焊缝的质量和成形。为了获得优良的焊缝质量和美观的外形,因此有必要研究一下焊接规范对焊缝的影响及其变动原因和防止办法。一、规范的变动对焊缝的影响(1)电弧电压对焊缝的影响:在焊接过程中由于某种原因,使电弧电压增高,电弧的可动性增加,弧腔内的压力减少,推挤向后的液体金属减少,电弧下的液体金属量增加;因此使焊缝熔深减小,宽度增加。这样在施焊厚度较大而又不开坡口的对接时,则易出现熔不透的现象。     

活性剂增加铝合金交流FZ-TIG焊熔深机理

针对铝合金材料提出一种新型活性TIG焊,即分区活性TIG(FZ-TIG)焊,可同时保证焊缝熔深显著增加和焊缝成形良好.利用氦气保护钨极电弧焊观察电弧行为变化,通过分析电弧电压随弧长的变化规律研究活性剂影响电弧的方式,采用焊缝偏移试验分析活性剂对导电通道电阻的影响,进行焊缝表面焊渣X射线衍射分析和热力学计算,分析活性剂与表面氧化膜或熔池金属之间可能的化学反应.通过以上试验研究铝合金交流FZ-TIG焊中活性剂增加熔深的机理,得出活性剂强烈收缩电弧弧根和弧柱是SiO2+FZ108活性剂增加铝合金交流FZ-TIG焊熔深的主要机理.     

活性激光电弧复合焊接法研究

为了进一步提高激光电弧复合焊接的熔深,提出活性激光电弧复合焊接法。在氧气的保护下,用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理,使表面熔化生成一层氧化层,然后用激光电弧复合焊接覆盖氧化层,达到增加熔深的目的。结果表明,激光预熔后进行激光电弧复合焊接,电弧明显收缩,熔深增加1.5倍左右,表面成形良好。激光预熔后,焊缝含氧量增加,熔池表面张力温度系数由负变正,使得复合焊接熔深增加。研究工艺参数对焊缝熔深和熔宽的影响,随着激光预熔功率的增加,熔深增加熔宽减小;随着电流的增加,熔深熔宽都增加,但激光预熔后的焊道增加更快。随着复合焊接速度的增加,熔深和熔宽都减小。随着复合焊接中激光功率的增加,熔深增加,对熔宽的影响较小。利用活性激光电弧复合焊接法,可以得到较为细小的焊缝组织,提高焊接接头的抗拉强度,能达到母材抗拉强度的95%,且面弯和背弯180°后未出现裂纹,表明接头具有良好的韧性。     

超声振动电弧复合焊接特性研究

介绍一种超声振动-电弧复合焊接方法。焊接时对电弧直接施加超声振动,通过电弧将超声波压力传递到熔池中。试验表明,焊接电弧压力在施加超声振动后有明显提高,并且使电弧压力分布发生有益改变。用超声振动电弧复合焊方法对304奥氏体不锈钢进行堆焊实验,结果显示该方法能够改变焊缝熔化形式,增加熔深。     

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。     

双钨极间接气体保护焊接电弧的数值模拟

间接电弧焊接是一种新型的焊接方法,具有高效、节能、焊接应力和变形小的优点。为了研究间接电弧的电弧参数的分布特点以及这种焊接方法热输入低的根本原因,利用有限元分析软件,建立双钨极间接电弧的三维有限元数学模型,计算得到双钨极间接电弧的温度、等离子体流速、电弧压力以及热流密度分布等特征参数;通过高速摄像拍摄到的电弧形态照片与计算得到的温度云图对比验证模拟结果的可信性。结果表明双钨极间接电弧面对称且向阳极方向偏转,呈上宽下窄的倒钟罩形态,阳极一侧的各项特征参数大于阴极一侧;与惰性气体钨极保护(Tungsten inert gas arc, TIG)焊接和等离子弧焊接相比,双钨极间接电弧被焊接工件不接电极,主要靠热流密度、等离子体流速、电弧压力等参数都比较低的弧柱区端部加热,造成工件焊接热输入低、熔深浅。     

薄板电焊机与特细焊条在薄板焊接中的应用

采用一般的手工电弧焊机焊接2mm以下的薄板时,母材极易出现熔透和烧穿现象。这是因为当电弧工作在小电流区域时,焊接电流对弧长的变化反应特别大,使电弧在小电流区域里的燃烧十分不稳定,突然增加的电流容易引越熔池击穿。另外,在焊接薄板时,还必须控制引弧能量。过大的引弧能量,容易引起瞬间击穿;过小的引弧能量,则又不易引燃电弧。     

铝合金MIGP焊的规范参数对焊缝截面尺寸的影响

<正> 脉冲电流熔化极氩弧焊工艺方法(MIGP)在铝合金结构的焊接生产中所能发挥的优点在国内外很多文献资料早有介绍。铝合金的MIGP 工艺能有效地控制电弧的熔滴过渡形式;相同的电弧功率能获得比较高的电弧热效率;能提高电弧对熔池正压力,从而促进熔深加深,能对熔池产生搅拌力,从而减少焊缝的内部缺陷等等。这些优点很多都已经被大家认识。可是在实际生产中采纳这种新工艺方法还不够广泛和普遍。其原因主要是铝合金脉冲电流熔化极氩弧焊工艺的     

深透弧技术在碳钢厚板焊接中的应用研究

采用唐山松下开发的深透弧技术焊接了6 mm、12 mm、16 mm、24 mm、40 mm的碳钢厚板,焊接接头形式为3种T型接头。试验结果表明,深透弧技术比普通熔化极气体保护焊的焊缝熔深大,16 mm以下的碳钢厚板,在适当的焊接工艺下可以减小或不开坡口也能够达到T型接头全熔透的焊接效果,焊接K型45°坡口24～40 mm的碳钢试板,在适当的焊接工艺条件下,能够达到全熔透的焊接效果,且焊后不需要清根处理。深透弧技术适合厚板碳钢打底焊接,熔深形态呈指状熔深,有利于实现根部全熔透焊接。     

铝合金双面双弧同步立焊工艺特征与接头组织性能分析

采用双面双弧同步立焊工艺方法,对8 mm厚5083铝合金进行自熔试验,I形坡口一次熔透,焊缝成形美观。通过调节两侧电弧热量配比研究熔池成形规律,并从焊接接头的微观组织、力学性能分析其连接机理。研究结果表明,随着热输入的增加,双面双弧同步立焊热量加速集聚,熔深以三次幂函数的速度增大。双面双弧同步立焊接头轮廓呈“双曲线形”,而相同热输入下的单面焊接头则呈“倒马鞍形”。总热输入一定的情况下,双面双弧接头正面熔宽随能量配比系数的增大而增大,反面熔宽随能量配比系数的增大而减小,中间熔宽基本不变,熔化面积随能量配比系数的增大先增大后减小;能量配比系数一定时,随着焊速的增大,接头熔宽和熔化面积均减小。母材组织为条带状纤维织构,热影响区发生静态回复与再结晶,变形组织消失,产生新晶粒,焊缝区主要由α-Al固溶体、β相(Al8Mg5)质点和骨骼状的Mg2Si析出相组成。焊缝的抗拉强度随着能量配比系数的增大而减小,拉伸断裂形式为韧性断裂。热影响区出现软化现象,双弧交汇区硬度低于正面焊缝区。     

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.     

基于TIG焊电弧-熔池统一模型分析焊接电弧

以TIG焊电弧为研究对象,建立了电弧—熔池的统一模型,并在此模型的基础上对焊接电弧进行了分析。建立此模型就避免了对阳极表面温度的假定,使得对焊接电弧的分析与实际情况更近了一步,从而也为将焊接电弧和熔池作为一个整体来进行分析奠定了基础。采用ANSYS软件分析并得到了阳极表面温度的变化情况,阳极表面电流密度的分布状况,得出热流密度与电流密度分布规律的一致性。并从电磁力和流体流动的角度揭示了电弧压力产生的原因,并通过试验验证了电流密度和电弧压力的分布情况。     

空心钨极中心负压电弧基础特性研究

为了提高传统钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧的能量密度和热源边界的能量梯度,保证焊接热输入均衡,规避输入能量分散,提出空心钨极中心负压电弧焊接方法,设计并构建空心钨极中心负压电弧焊接系统,介绍系统的组成及操作方法。利用高速摄像机拍摄空心钨极中心负压电弧的宏观形态,进行定点焊接烧蚀试验,并对阳极表面熔池尺寸和焊接接头的宏观形貌进行分析。试验结果表明,在电弧自身刚性的作用下,空心钨极中心负压电弧能够稳定地建立于空心钨极和阳极工件之间;与传统TIG焊电弧相比,在宏观形态上,空心钨极中心负压电弧的弧柱沿径向收缩,呈现拘束状,空心钨极的尖端呈现白炽状态;在焊接接头的宏观形貌上,空心钨极中心负压电弧对应焊接接头的熔深大,熔宽小,焊缝成形好。     

脉冲MIG焊建模仿真分析及弧长控制

针对脉冲MIG焊过程中的电弧稳定性问题,建立基于尖端不稳定熔滴过渡理论的焊丝熔化动态电弧模型,并对焊接过程中的电弧电压、电弧长度及熔滴过渡尺寸进行仿真,得到与实际焊接相似的电弧电压波形,分析脉冲电流下熔滴过渡频率及影响电弧稳定性的因素,且进行弧长稳定控制的仿真研究,在此基础上运用快速原型技术建立铝合金脉冲MIG焊控制系统,采用电弧电压反馈对铝合金脉冲MIG焊过程进行送丝调节的弧长控制试验。研究表明:所建立的铝合金脉冲MIG焊焊丝熔化动态电弧模型很好反映了实际焊接过程,揭示出脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡时间间隔具有一定的不确定性和电弧长度的不稳定性,通过电弧电压反馈控制可显著改善铝合金脉冲MIG焊过程电弧系统的稳定性。