机器人MIG焊工艺参数对焊缝尺寸的影响

为了进一步探讨平板单层熔敷成形中的焊接工艺,为后续成形试验提供理论指导和技术支持,研究了与机器人MIG焊金属快速成形焊接过程密切相关的重要焊接参数.采用单因素试验方法,获得了各焊接参数对成形焊缝尺寸(余高和熔宽)的影响规律.通过分析可知,送丝速度和焊接速度对焊道几何尺寸影响显著; 焊枪倾角、工件坡度及干伸长对成形焊道几何尺寸的影响相对较小,可以用于对焊道精细规划中的焊缝尺寸(余高和熔宽)进行微调.     

磁极位置和磁控电流对带极堆焊焊缝的影响

利用新研制的微机控制带极堆焊设备，在满足工艺要求的焊接电流、电压和焊接速度等参数下，研究了磁极位置和磁控电流对７５ｍｍ宽带极电渣堆焊和高速带极堆焊焊缝成型的影响规律。研究结果表明：磁极位置和磁控电流大小对焊缝成型有较大的影响，只有在合适的磁极位置和磁控电流控制下，才能够消除两种堆焊工艺焊道的咬边，获得良好的焊缝成型。     

带极堆焊中的电弧磁控技术研究进展

带极堆焊包括埋弧焊和电渣焊两种焊接形式,已为广泛应用于改善设备的的耐腐蚀、耐磨蚀性能。为了提高生产效率,往往需要采用较大的焊接电流或较宽的带极。然而,这极易导致电弧偏吹、熔深加大及焊道成形不良等缺陷。国内外对带极堆焊中磁控技术的研究发现,利用外加磁场可以有效地减小熔深、改善焊道成形。分别对带极埋弧堆焊和电渣堆焊两种情况下外磁场对焊接质量的不同影响进行了讨论。并指出,带极埋弧堆焊时施加振荡磁场,通过电磁搅拌作用可以有效地减小焊缝金属的稀释率及腐蚀速率,并且这种磁控电弧在保证一定稀释率的前提下允许采用更大的焊接电流,以提高生产效率,且不影响焊接质量。在带极电渣堆焊时,则可利用外加磁场来改变熔池上的磁场分布和熔渣、熔池金属的流向,从而有效地抑制了堆焊中的咬边及焊道成形缺陷。     

带极堆焊中的电弧磁控技术研究进展

带极堆焊包括埋弧焊和电渣焊两种焊接形式，已为广泛应用于改善设备的的耐腐蚀、耐磨蚀性能。为了提高生产效率，往往需要采用较大的焊接电流或较宽的带极。然而，这极易导致电弧偏吹、熔深加大及焊道成形不良等缺陷。国内外对带极堆焊中磁控技术的研究发现，利用外加磁场可以有效地减小熔深、改善焊道成形。分别对带极埋弧堆焊和电渣堆焊两种情况下外磁场对焊接质量的不同影响进行了讨论。并指出，带极埋孤堆焊时施加振荡磁场，通过电磁搅拌作用可以有效地成小焊缝金属的稀释率及腐蚀速率，并且这种磁控电弧在保征一定稀释率的前提下允许采用更大的焊接电流，以提高生产效率，且不影响焊接质量。在带极电渣堆焊时，则可利用外加磁场来改变溶池上的磁场分布和熔渣、熔池金属的流向，从而有效地抑制了堆焊中的咬边及焊道成形缺陷。     

45号钢堆焊熔敷金属的组织及性能

分别采用焊条CHR172和CHR132在基体材料45号钢上进行了堆焊试验；对焊缝金属和热影响区金属的显微组织进行了分析；对堆焊熔敷金属的硬度进行了测试。结果表明：堆焊金属的显微组织和显微硬度与焊条的种类和堆焊工艺参数有关。焊条CHR172堆焊熔敷金属的硬度比焊条CHR132堆焊熔敷金属的硬度好。     

外加横向电流作用下的铝合金CO_2激光焊接研究

研究了外加横向电流对铝合金CO_2激光焊接焊缝成型的影响。实验通过布置在熔池两侧并随激光同步运动的钨电极向熔池中提供横向电流。实验结果表明,当外加横向电流以后,焊缝的深度和宽度随电流的增大而增大,但深度的增加比宽度的增加更明显;熔深和熔宽的改变只与电流的大小有密切关系,而电流方向对其影响不明显。     

ANSYS数值模拟激光熔覆Ni/SiC工艺参数优化

针对修复模具表面失效的问题,采用数值模拟技术对激光熔覆Ni/SiC过程进行参数优化。建立了以不同激光电流、扫描速度及离焦量作为优化工艺参数的有限元分析模型,进行激光熔覆仿真分析,通过改变工艺参数的大小对温度场和应力场进行研究。结果表明：温度和残余应力都随激光电流的增大而升高,且它们都随着扫描速度和离焦量的增大而减小。其中,激光电流、离焦量对温度场的影响比扫描速度明显;离焦量对应力场的影响比激光电流和扫描速度明显。经应力场实验验证,最终实验结果与应力场模拟结果的横向残余应力最高处相差76 MPa,纵向残余应力最高处相差86 MPa。实验结果与应力场模拟结果仅存在细微误差,且误差在合理范围内,证明了模拟结果的正确性。对激光熔覆工艺参数进行优化,优化后的工艺参数为：激光电流120 A,扫描速度为60 mm/min,离焦量为50 mm。     

激光-电弧复合焊接高强钢的性能

为了研究焊接参数对激光-电弧复合焊接性能的影响,采用了2 k W光纤激光器和MAG(熔化极活性气体保护焊)复合焊接780 MPa高强钢板,通过高速摄像机观察了熔滴过渡形式及激光(或电弧)先导的等离子体形态,研究了激光(或电弧)先导的特性、激光与电弧间距离、离焦量、MAG电流和熔滴过渡形式对激光-电弧复合焊接性能的影响.结果表明,电弧先导的焊缝成形更好;等离子体不仅影响焊缝形状,而且影响激光-电弧间最佳距离;激光与电弧间距对熔宽的影响较小;焊接电流影响焊缝形状和熔深,随着焊接电流的增加,熔深增加,当离焦量为-2 mm时熔深最大.     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源平焊工艺参数对焊缝成形的影响

以304不锈钢为对象,借助焊缝成形参数来评价YAG激光+CMT电弧复合热源平焊焊缝的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT复合热源平焊过程中焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,在CMT电弧焊接中加入激光可以改善平焊焊缝成形;与其它复合热源焊接相对比激光功率对熔深影响较大,对平焊焊缝成形的影响程度与焊接电流有关;采用大的光丝间距有利于焊缝金属的铺展;离焦量对平焊焊缝的熔深影响明显,对焊缝金属铺展性的影响可以忽略不计.     

大功率激光立体成形熔道几何参数量化模型

大功率激光立体成形过程中,单道熔道的形貌特征与成形件的精度、质量指标等因素密切相关。为建立激光立体成形1Cr13工艺参数与熔道的宽高比、深高比等形状参量的量化分析模型,基于正交法研究了激光功率、扫描速度和送粉量等3个因素与熔道形貌特征的定性关系。实验表明:3个因素对宽高比的影响为扫描速度最大,送粉量次之,激光功率最小;3个因素对深高比的影响为送粉量最大,激光功率次之,扫描速度最小。为进一步优化工艺参数取值范围,以Box-Behnken实验方案补充实验样本,建立工艺参数与熔道形状参量的BP神经网络计算模型。进而以神经网络模型为计算工具,以熔道宽高比、深高比为约束条件建立激光立体成形熔道形貌控制工艺窗口,不同工艺分区的实验结果与计算结果一致。     

纵向磁场对CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

焊道形貌特征的BP神经网络建模与预测

良好的焊道是成功进行电弧增材制造的保障,其受到焊接电流、电压、扫描速度、送丝速度等多种参数影响. 提出了以焊道高度、宽度为形貌特征的4输入2输出BP神经网络模型,并利用PSO进行了神经网络权值的优化求解. 实验结果表明,设计的BP神经网络实现了对焊道形貌的预测,为后续电弧增材制造的实时预测与控制提供了模型基础.     

镁合金双弧焊接过程研究与分析

研究了镁合金MIG-TIG双弧焊接方法,通过工艺实验获得了影响焊接过程的工艺参数(电流、弧长、焊丝末端与钨极末端的间距、焊接速度等)。在总电流为140 A,旁路电流为115 A,电弧电压为21 V,焊丝末端与钨极末端间距为3 mm时获得了成形较为美观的焊缝。分析了工艺参数对焊接过程及焊缝成形的影响,为进一步提高镁合金双弧焊接过程稳定性,获得质量高成形好的焊缝提供了一定的理论基础。     

双丝三电弧铝合金熔丝成形性

为了实现双丝三电弧铝合金熔丝的高效化制造,通过进行焊缝形貌分析与力学实验,找出双丝三电弧铝合金熔丝成形的影响因素.结果表明,当增加A3弧电流时,熔深减少,热影响区减小,焊接变形得到改善.阴极清理效果随着送丝速度的增加而增加,但随着A3弧电流的增加而减小.当A3弧电流为35 A时,熔丝质量最佳.当电极端部至工件表面的距离处于9～14 mm之间时,阴极清理效果最佳.相比普通纯Ar保护情况,采用精Ar保护的焊缝表面阴极清理区更宽,焊缝表面也更加干净光亮.     

Analysis and application of partial least square regression in arc welding process

Because of the relativity among the parameters, partial least square regression（PLSR）was applied to build the model and get the regression equation. The improved algorithm simplified the calculating process greatly because of the reduction of calculation. The orthogonal design was adopted in this experiment. Every sample had strong representation, which could reduce the experimental time and obtain the overall test data. Combined with the formation problem of gas metal arc weld with big current, the auxiliary analysis technique of PLSR was discussed and the regression equation of form factors （i. e. surface width, weld penetration and weld reinforcement） to process parameters（i, e. wire feed rate, wire extension, welding speed, gas flow, welding voltage and welding current）was given. The correlativity structure among variables was analyzed and there was certain correlation between independent variables matrix X and dependent variables matrix Y. The regression analysis shows that the welding speed mainly influences the weld formation while the variation of gas flow in certain range has little influence on formation of weld. The fitting plot of regression accuracy is given. The fitting quality of regression equation is basically satisfactory.     

单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析

以生产中常用的16Mn钢材料为焊接母材,采用单丝交流、单丝直流埋弧焊和双丝埋弧焊工艺方法制备焊件.对不同工艺方法得到的焊接接头进行了拉伸试验,焊缝金属和焊接热影响区金属的室温冲击试验,观察了焊缝金属的显微组织,用扫描电子显微镜观察了冲击断口形貌,根据试验数据计算了不同工艺方法下的熔敷速度.比较分析结果表明:双丝埋弧焊工艺下的熔敷速度比单丝交流、单丝直流埋弧焊工艺下的熔敷速度分别提高了108%和64%,焊接速度分别提高了59%和67%,焊接工艺稳定性好,焊缝成形美观.三种工艺方法下得到的焊接接头抗拉强度和屈服强度无明显区别.单丝埋弧焊时焊缝金属的室温冲击韧度值比双丝埋弧焊时的高,单丝交流埋弧焊时焊接热影响区金属的冲击韧度值最高.     

基于Simulink的GMAW短路过渡焊接回路系统的仿真

研究熔滴过渡情况对熔化极气体保护电弧焊(GMAW)焊缝成形以及冶金过程有重要意义.基于Simulink建立了GMAW短路过渡焊接回路系统模型,对动态焊接电流、焊接电压进行仿真,并分析了不同工艺参数时焊接电流、焊接电压的变化.该模型的建立可用于研究短路过渡的稳定性、焊接质量的提高和冶金过程的改善.