双电极焊条熔滴过渡的特点及形式

用激光背光高速摄像系统研究了双电极焊条的熔滴过渡，阐述了双电极焊条熔滴过渡的特点，基于试验结果，总结了双电极焊条熔滴过渡的各种形式。双电极焊条单弧焊，工件不接电源，熔滴的过渡方向与电流方向不同，电弧对药皮的加热易于使焊芯两边药皮产生滞熔，形成两边尖中间凹的套筒形状，从而有利于熔滴以渣壁过渡形式过渡。钛钙型双电极碳钢焊条和不锈钢焊条具有渣壁过渡、喷射过渡和爆炸过渡等多种过渡形式，以细熔滴渣壁过渡为主，而石墨型堆焊焊条主要以粗熔滴渣壁过渡为主。     

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。     

不锈钢焊缝中气孔形成机理及其对策

分析了不锈钢焊缝中气孔的形态性质及其对焊接质量的影响,探讨了不锈钢焊缝中气孔形成机理以及冶金学影响因素,提出了控制气孔产生的对策。结果表明,不锈钢焊缝中出现的气孔多为表面单个气孔,尺寸大小不一,分布随意,未发现密集性气孔,性质为氢致气孔。现场施工时,重要结构焊缝中出现表面气孔是不允许的,去除气孔的焊接修复,既增加制造成本,又可能对结构的使用性能带来不利影响。焊缝中气孔的形成由气泡的生核、长大和上浮三个阶段组成。当气泡的浮出速度Ve小于或等于焊缝的凝固速度月时,就可能残留在焊缝中形成气孔。药皮中的水分、熔滴过渡形态、熔滴中的非金属夹杂物,以及焊缝金属的凝固模式等4方面影响因素创新理论,把不锈钢焊缝中气孔形成机理的研究推向一个新阶段。提出控制焊缝气孔形成的对策：①严格控制药皮含水量,提高焊条烘焙温度。②实现粗、细熔滴达一定比例的“准渣壁过渡”形态。③使焊缝中Creq／Nieq〈1．55,保持焊缝是γ为初生相凝固模式。     

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熔滴过渡及其控制

从熔滴过渡形态及分类、过渡形态与工艺性关系、熔滴过渡机理、熔滴过渡影响因素及控制等方面．探讨了钛型渣系气保护药芯焊丝熔滴过渡及其控制原理。结果表明．该焊丝熔滴过渡的基本形态是非轴向滴状过渡．在电弧电压较纸瞬时，亦会发生短路过渡行为这类焊丝熔滴过渡形态对工艺性的影响，取决于焊接规范参数的变化．主要是焊接电流．并通过影响熔滴过渡指数．进而使工艺性指标发生之，依据该焊丝熔滴形成过程特点，建立了药芯焊丝熔滴过渡受力模型，焊接电流变化时．不同的作用力对熔滴过渡起主要作用。通过调整药芯组成物，选择焊丝截面形状，改变焊丝直径和钢带厚度．优化焊接工艺参数．改变作用于熔滴上相关力的大小或方向．最终实现对熔滴过渡的控制。     

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。     

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     

保护气体对高氮钢焊接熔滴过渡模式和气孔缺陷的影响研究

采用激光-电弧复合热源对8 mm厚的高氮钢板进行焊接试验,研究不同保护气体组成对焊缝形貌、熔滴过渡特征和气孔缺陷的影响。结果表明,采用纯氩做保护气体时,熔滴过渡模式以射流过渡为主,并伴有少量排斥过渡;保护气体成分为Ar+N₂混合气体时,熔滴过渡模式为短路过渡;保护气体成分为Ar+N₂+O₂混合气体时,熔滴过渡模式为射流过渡。保护气体的组成对焊缝气孔缺陷也存在一定的影响,保护气体为纯氩时,焊缝气孔率最大,其值为2.52%;保护气体为90% Ar+10% N₂时,气孔率最低,仅为0.16%;Ar+N₂中添加1%的O₂后,气孔率略有升高,但与纯氩时相比,气孔率仍下降明显。采用Ar+N₂+O₂三元混合气作为保护气体时,能够有效抑制焊缝内气孔数量,同时可以改善熔滴过渡模式,提高焊接过程稳定性。     

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.     

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。     

液滴撞击多孔表面动力学特性研究进展

液滴与多孔表面碰撞时，多孔表面的孔隙所引起的毛细力作用将对液滴的动力学行为产生一定的影响。研究液滴撞击多孔表面后的铺展、渗透、蒸发、传热等问题对调控多孔表面液滴的铺展以满足不同领域的应用需求具有重要的意义。总结归纳了液滴撞击多孔表面的理论、数值和实验方面的研究方法，对液滴撞击速度、液滴直径、孔隙率、孔径、韦伯数、黏度和表面张力等主要因素对液滴撞击动力学特性的影响规律进行综述，提出液滴在多孔表面的研究可从更加符合液滴撞击多孔介质的理论模型建立，新型多孔介质内部液滴特性及热物理参数测试技术等方面进行。     

GMAW焊接熔滴过渡模型的研究进展

对实芯焊丝GMAW焊接熔滴过渡数值模型的研究进展进行综述,认为主要熔滴过渡模拟理论为SFBT、PIT和VOF理论。通过对SFBT、PIT、VOF三种理论的比较,认为VOF理论在处理复杂的自由边界形态时比其他方法更适合和更有效,与实验结果更吻合。为提高理论计算与实验结果的一致性,指出VOF理论还需考虑金属蒸发产生的蒸气压力等因素的影响。     

Ar+O_2 混合气体熔化极脉冲焊时的旋转喷射过渡特征

通过高速摄影方法,观察分析了在Ａｒ＋Ｏ２混合气体熔化极脉冲焊中形成旋转喷射过渡时的电弧形态和熔滴过渡形态。结果表明：当形成脉冲旋转喷射过渡时,熔滴呈液流束的形式向熔池过渡;焊接电弧呈鼓形;焊缝截面呈“扇形”或“锅底”形,它们与脉冲能量及气体物理性质等有关。     

脉冲MIG焊熔滴过渡控制的新进展

介绍脉冲MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）熔滴过渡控制的发展现状,分析了现有控制法存在的局限性,阐述一种最新的控制法—熔滴过渡光谱控制法的原理、优越性及其进展。指出这方面的发展趋势。电弧光谱信号在反映脉冲MIG焊熔滴过渡方面有很大的优越性,其信号品质和灵敏度远胜过以往的信号。相应的光谱控制法已在实验室成功地实现了脉冲MIG焊1峰0基的精确控制,并可能推广用于2峰0基、3峰0基的控制,甚至推广用于连续电流焊条件下熔滴过渡的控制中,工艺适应性宽,前景广阔。     

熔化极脉冲气体保护焊前中值波形控制方法研究

采用前中值电流波形控制方法可以实现对熔滴过渡过程的控制。首先从熔滴过渡过程能量传递的角度，利用Simulink工具对脉冲波形和能量进行了仿真，然后利用所研制的熔化极脉冲气体保护焊设备进行了前中值波控试验，并与仿真结果相结合，从能量的角度深入分析了中值时间和中值电流对熔滴过渡过程的影响。结果表明，采用前中值波形控制方法，通过设置合理的中值时间和中值电流，有利于控制熔滴的长大和过渡，实现一脉一滴过渡，焊接质量好。     

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。     

短路过渡CO2焊接熔滴形状数值模拟与控制

为了进一步提高短路过渡CO2气体保护电弧焊的工艺性能和焊接质量,根据高速CCD摄像获得的熔滴及其短路过渡图像,分析了熔滴与熔池短路前的形状对熔滴与熔池的短路、熔滴在熔池中的铺展及液桥缩颈形成的影响.采用熔滴静力平衡模型研究了电磁力(燃弧电流)、表面张力、重力与熔滴形状的关系,并通过对燃弧电流的精确控制实现了对熔滴形状的有效控制.当熔滴与熔池短路前为细长形状时,短路过渡过程稳定柔顺,而当熔滴为扁平形状时,则不利于熔滴的短路过渡,甚至产生瞬时短路.燃弧阶段的熔滴形状体现了各种力对熔滴的作用,而电磁力(燃弧电流)是决定熔滴形状的主要因素.根据燃弧电流对熔滴形状的影响规律,提出了采用前期大、后期小的燃弧电流控制原则,以在燃弧的不同阶段获得不同的熔滴形状.试验结果表明该控制方法获得了良好的适合于熔滴短路过渡的短路前熔滴形状,短路过渡过程柔顺稳定,消除了瞬时短路以及由此导致的飞溅,改善了熔滴的短路过渡行为,短路过渡结束后焊丝端部的残余液态金属具有良好的一致性.