粗丝CO_2气体保护焊熔滴过渡与潜弧机理的研究

本文详细分析了粗丝CO_2气体保护潜弧焊熔滴过渡的特点和潜弧机理。潜弧状态可以分为三种类型:半潜弧(熔滴主要以较大的颗粒形式过渡)、临界潜弧(熔滴主要以较小颗粒的射滴形式过渡)和深潜弧(熔滴以细小射滴与射流混和形式过渡)。大电流、低电压、粗焊丝、反极性和氧化性气氛是形成潜弧过程的必要条件,其中电流是最重要的条件。潜弧后弧柱气氛改变,焊丝端部的弧根由集中形态扩展为覆盖整个端部形态,使得熔滴尺寸变得细小,熔滴过渡形式发生变化。采用临界潜弧区域的焊接规范参数施焊,飞溅小,工艺过程稳定,焊缝成形优良。     

不同脉冲、频率下的双丝匹配对焊缝的影响研究

目的 为提高双丝焊接质量,探究不同脉冲和频率下的双丝匹配对焊接质量的影响。方法 采用MIG焊接技术,在3 mm厚的不锈钢板上进行焊接实验,之后观察和分析焊缝表面形貌、电流波形、金相组织以及截面几何形状参数。结果 在同一频率下,前丝单脉冲组的熔深总是小于对应双脉冲组。随着双脉冲频率的增大,熔深、余高也随之增大,熔宽变化不大。结论 在频率为4 Hz时进行焊接能得到较为美观的焊缝。在双丝匹配时,前丝单脉冲会阻碍后丝双脉冲对基板的挖掘和熔滴对熔池的搅拌作用,且前后丝位置顺序对熔深、余高影响较大,对内部金相组织生长形态影响较小。     

钛合金交替供气GMAW焊接研究

研究了钛合金GMAW保护气交替供气方式对TA2平面堆焊焊缝的影响。利用高速摄像、电流传感器对焊接过程电弧形态、熔滴过渡、电流信号等信息进行采集,并记录焊缝的形貌特征,试验结果表明,交替保护下熔滴过渡方式为细滴状轴向过渡和粗滴状非轴向排斥过渡的混合过渡模式;平均焊接电流随时间延长以类似正弦波上下交替变化,变化频率与交替频率保持一致;相比Ar气、预先混合气,交替保护能够获得熔深更深、熔宽更宽的焊缝。     

活性剂对CO2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响

使用自制的活性焊丝,研究了活性剂对CO2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响。结果表明,使用活性剂可以使焊接飞溅率大大降低,焊缝熔深增加,熔宽增大,焊缝表面成形光滑。认为CO2气体保护焊飞溅降低的原因,是因为活性剂的加入在降低了混合气体的有效电离电压的同时显著增加了CO2电弧的导电能力,使电弧能量密度增加,从而使中等电流下的熔滴过渡方式由大颗粒过渡转变成细颗粒过渡。     

CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状与展望

CO2气体保护焊因成本低、生产率高等特点,广泛应用于制造业。随着制造业节能减排的需求日益增加及汽车轻量化概念的推广,制造业对薄板焊接的要求不断提高,传统的焊接方式已不能满足其要求。CO2短路过渡焊相对于传统的焊接方式(钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、激光焊等),具有高热稳定性、低热输入、低熔深等特点,但其焊接飞溅大、焊缝成形差,从而限制了其广泛应用。CO2短路过渡焊接过程是由燃弧阶段与短路阶段组成的复杂的非线性时变系统,熔滴过渡过程决定了焊接过程的稳定性与焊缝成形的优劣。燃弧阶段熔滴在电磁收缩力、表面张力、等离子流力、金属蒸发反作用力等多种力的共同作用下长大并与熔池接触短路,同时形成稳定液桥。短路阶段,液桥在表面张力、电磁收缩力和粘滞力的作用下形成缩颈并断开。燃弧阶段的熔滴尺寸、振荡特性,短路阶段熔池的振荡特性、峰值电流都对熔滴过渡稳定性有十分重要的影响。针对短路过渡焊飞溅产生机制的研究表明,熔滴、熔池的氧化还原反应、短路前期产生的瞬时短路和短路末期液桥电爆炸是导致焊接过程不稳定及产生飞溅的主要因素。国内外众多焊接研究者针对CO2短路过渡焊熔滴过渡过程及控制技术进行了大量的研究与探索,研究工作主要分为四个方向:焊接材料成分的优化,基于焊接电源输出电信号的熔滴过渡建模及控制,基于视觉传感技术的熔滴过渡控制和基于磁控技术的CO2短路过渡焊接技术。活性焊丝和药性焊丝的推广可有效降低焊接飞溅;波控技术及衍生的CMT技术在使用小电流参数焊接时取得了优异的焊接效果;中、小电流参数条件下,磁控焊接技术可有效解决焊接飞溅和成形差问题。本文从焊丝、电源、外加磁场形式和工艺四个方面综述了国内外CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状,首先分析了CO2短路过渡焊焊接飞溅的产生机理,其次介绍了典型的CO2气体保护焊短路过渡控制技术的原理、特点和局限性,分析了不同短路过渡控制技术的特点,最后阐述了目前短路过渡控制技术在研究和应用过程中存在的问题及解决办法,并对该领域下一步发展趋势进行了展望。     

不锈钢焊条熔滴过渡形态与交流稳弧性的关系

采用水中收集熔滴、平堆板焊、高速摄影等试验方法，研究了不锈钢焊条熔滴过渡形态与交流稳弧性的关系。结果表明：细熔滴过渡时交流稳弧性好，电极斑点面积增大是改善交流稳弧性的主要原因；促使熔滴细化的药皮组成物、适当的药皮厚度、合理的焊条烘干温度和合适的焊接电流，对改善交流稳弧性都具有重要作用。     

焊接电流对不锈钢焊条熔滴过渡及熔滴中夹杂物的影响

采用水中收集熔滴、光学显微分析、电子扫描能谱分析、计算机图象分析及平板堆焊等试验方法,研究了焊接电流对E308-16不锈钢焊条熔滴中夹杂物的影响.结果表明,焊接电流增大时,焊条的熔滴质量比和熔滴的平均质量减小 ,熔滴的过渡频率增高,熔滴中非金属夹杂物含量增大,焊缝中的气孔率与熔滴中夹杂物含量之间不存在严格的规律性对应关系;熔滴中非金属夹杂物是熔滴区化学反应的产物,属" 内生"性质.     

焊接电流对不锈钢焊条熔滴过度及熔滴中夹杂物的影响

采用水中收集熔滴、光学显微分析、电子扫描能谱分析、计算机图象分析及平板堆焊等试验方法,研究了焊接电流对Ｅ３０８－１６不锈钢焊条熔滴中夹杂物的影响,结果表明,焊接电流增大时,焊条的熔滴质量比和熔滴的平均质量减小,熔滴的过渡频率增高,熔滴中非金属夹杂物含量增大,焊缝中的气孔率与熔滴中夹杂物含量之间不存在严格的规律性对应关系;熔滴中非金属夹杂物是熔滴区化学反应的产物,属“内生”性质。     

双丝焊技术的发展现状与应用

双丝焊接技术具有熔敷效率高、焊接速度快、能量消耗低、焊缝质量好等优点，在工程领域的应用越来越广。本文首先介绍了双丝焊的分类，详细分析了串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊三种主要双丝焊的特点和区别，然后简单介绍了双丝焊的发展历程，分析了我国双丝焊技术的不足和差距。最后，阐述了双丝焊技术在造船、高速列车和管道工程领域的应用，趴及双丝焊技术的发展前景。     

基于机器学习的薄板等离子弧搭接焊的熔深预测

在等离子弧搭接焊中,搭接焊接头的焊缝熔深是评价焊接质量的关键指标之一,而焊接过程中的热输入信息和熔池图像信息都与焊缝熔深有密切关系。本文通过建立304L不锈钢薄板等离子弧搭接焊数据采集系统,利用LabVIEW实时检测电信息,采用视觉传感技术实时获取薄板等离子弧搭接焊过程中的熔池图像,并通过图像处理方法获得熔池的几何参数信息,结合焊接工艺参数,选择峰值电流、峰值电压、焊接速度、离子气流量、保护气流量、熔池宽度和熔池后端长度作为输入量,焊缝熔深作为输出量,建立了基于支持向量机回归和BP神经网络的熔深预测模型。实验验证表明,采用径向基函数的支持向量机回归模型可以有效地对焊缝熔深进行预测,并具有很好的泛化能力,可为进一步实现在线优化焊接工艺参数提供依据。     

逆变GMAW焊机短路过渡波形控制研究

为了实现对GMAW焊短路过渡过程精确和优化控制,首先研究短路过渡不同阶段的熔滴过渡过程,在充分利用IGBT逆变GMAW焊机优异的动态响应性能的基础上,研究了多种不同的短路过渡波形控制方式,并提出一种短路燃弧状态控制法.当短路发生后,电流先保持在一较低值,然后以斜率可以调节的双折线规律上升.在燃弧阶段,调节控制回路参数,控制燃弧电流的变化速度,保证充足的燃弧能量.实验表明,采用该种控制方式的GMAW电源可以有效的减少焊接飞溅,改善工艺性能.     

焊接参数对TC4薄板焊接过程的影响

目的 揭示焊接参数对TC4薄板焊接过程中温度场、位移场及应力场的影响规律。方法 基于有限元（FEM）模拟方法,运用Fortran语言对焊接热源及焊接参数进行定义,以模拟不同焊接参数下TC4薄板的TIG对接焊过程。结果 在稳弧阶段,温度场为一组以焊接方向为长轴的椭圆,且存在温度梯度,随着焊接速度的增大,温度场峰值、温度场温度梯度、熔池宽度和熔池体积逐渐减小,而焊接效率和焊接电流对温度场的影响与焊接速度刚好相反;随着焊接速度的增大,薄板最大变形量逐渐减小,焊接角变形及挠度变形逐渐得到改善,而焊接效率和焊接电流对位移场的影响与焊接速度刚好相反。在稳弧阶段,焊缝位置的残余应力为拉应力,两侧为压应力,随着焊接速度和焊接电流的增大,纵向残余拉应力逐渐增大,焊缝处高应力集中区的宽度逐渐减小,而焊接效率对应力场的影响与焊接速度刚好相反。在高焊接速度、中等焊接效率、低焊接电流参数条件下,可获得熔池体积小及熔池宽度窄的焊缝,有利于减小焊后残余应力与变形。结论 上述研究结果可为TC4薄板的焊接过程提供一定的理论指导。     

TA2钛板PMC气保焊焊接工艺研究

对TA2焊接技术的不断改进一直是先进制造和材料科学领域的研究热点。该文通过对TA2钛板气保焊焊接工艺进行反复实践,不断改变电流、电压,改变送丝速度和焊接速度,总结出一套TA2钛板PMC气保焊的焊接工艺方法,其焊接飞溅较少,焊缝成形和机械性能均达到质量要求。该文首次提出TA2钛板的PMC气保焊焊接工艺,成功地解决了TA2钛板气保焊的技术难题。以气保焊代替氩弧焊,对钛及钛合金的高效焊接方式具有颠覆性的工艺提升。     

脉冲MIG焊熔滴过渡光谱信息的研究

采用焊接电弧光谱检测装置,对脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱信息进行了研究,结果表明,电弧光谱信息可以很好地反映脉冲MIG焊的熔滴过渡;发现了多种熔滴过渡的光谱信息模式,这些模式可反映1峰0基、1峰1基等各种形式的熔滴过渡,特别是可以对脉冲峰值期间的多滴喷射过渡作出清晰的反映;信号波形的脉动幅值大,脉宽较宽,抗干扰能力强,容易识别,信号品质优越。这些结果为脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱实时控制奠定了良好基础,为脉冲MIG焊的控制开辟了一条新途径。     

短路过渡CO_2焊的新控制法

本文研究了一种短路过渡 CO_2焊的新控制法,该法可限制短路峰值电流,并采用特殊装置增加燃弧电流。新控制法可以明显地减小飞溅,改善焊缝成形和扩大合理的焊接规范区。     

脉冲MIG焊熔滴过渡最佳方式的控制

基于一个脉冲过渡一个熔滴且熔滴体积不变的思想,提出了在峰值电流和基值电流不变的条件下采用送丝速度预置和峰值弧压调节峰值时间与基值时间的控制方式。试验结果表明:采用这种控制方式,能够在不同送丝速度或不同干伸长下实现一个脉冲过渡一个熔滴且熔滴体积基本不变。     

减少短路过渡CO_2焊接飞溅新途径

利用诱导冲脉电流诱导熔滴过渡是减少CO_2短路过渡焊接飞溅的新方法。这个方法不仅明显地减少了金属飞溅,而且也使熔滴过渡规律化,增强了焊接过程的稳定性,改善了焊缝成形。本文详细地讨论和分析了这种熔滴过渡的特点及其减少飞溅的原因。     

CMT能量输入特点与熔滴过渡行为

为分析CMT焊接方法的工艺特点,采用高速CCD摄像机建立了电弧形态和熔滴过渡视觉传感系统并且通过电流、电压传感器建立了波形采集系统,以此分析其能量输入特点和熔滴过渡行为.结果显示,CMT焊接波形控制呈现典型的直流脉冲特征,焊接时热输入较低;在CMT短路过渡过程中,熔滴尺寸随焊接电流的增加幅度不大,将熔滴尺寸控制在一定范围内可实现稳定的短路过渡.CMT短路过渡通过焊丝回抽,避免了大的电磁力,有效地消除了飞溅.当电流增大到一定值时,其过渡形式将转变为射滴过渡和短路过渡的混合过渡.     

脉冲参数对高强奥氏体焊丝MIG焊接熔滴过渡的影响

采用高速摄像技术和汉诺威弧焊分析仪研究了脉冲频率、基值电流、脉宽比以及脉冲波形对H08Cr18Ni27Mo6奥氏体焊丝MIG焊接熔滴过渡的影响,结果表明,脉冲频率、基值电流与脉宽比对熔滴过渡影响较大,而脉冲波形影响较小,采用较高脉冲频率、较小的脉宽比并结合适当的基值电流能够获得理想的熔滴过渡形式。     

双丝埋弧焊工艺焊接温度场模拟分析

采用MSC.Marc软件对16 mm厚的E36钢板双丝埋弧焊接温度场进行了数值模拟,系统地分析了焊接速度、双丝间距对焊接温度场形貌的影响,并分析了不同焊接速度下双丝间距对熔池形状、HAZ高温区宽度的影响规律。研究表明,热输入一定时,当焊速增至120cm/min时,双丝间距为50 mm的熔池由分离变为共熔;随着焊速的提高及双丝间距的增加,熔池深度变浅、熔宽变窄,HAZ高温区宽度变窄,实际焊接时可能出现"脊背"现象,需重新调整热输入。