窄间隙埋弧焊的磁控与电感复合式焊缝跟踪方法

针对窄间隙埋弧焊焊缝横向和高低跟踪中存在的问题,设计一种基于电感原理的新型电磁传感器,通过初级线圈磁场控制电弧摆动扫描焊接坡口,采集电流信号经过单片机处理后获得焊枪的左右偏差,控制左右调节滑块的水平运动,能够较好地解决窄间隙焊缝焊接时侧壁不易熔合的问题;通过次级线圈感应电动势的变化反映焊炬的高低位置信息,实时识别焊枪相对焊缝的高低偏差,根据焊枪高低位置变化情况,进行PID算法设计,使系统能够快速平稳实现左右和高低双向跟踪. 结果表明,该传感器结构简单,灵敏度高,抗干扰能力强,为厚板窄间隙埋弧焊的跟踪提供了一种新的解决方案.     

基于模糊控制的焊缝自动跟踪系统的设计

为了提高CO2气体保护焊的自动化水平,研制了用于CO2气体保护焊的电弧传感焊缝跟踪系统.采用TMS320F240数字信号处理器作为CO2焊接电源和焊接摆动器的控制核心.CO2焊接电源采用IGBT全桥逆变主电路,根据电弧电压、电流反馈信号进行PID逻辑运算,据此调节PWM的脉冲宽度,使得逆变焊接电源具有恒压电源外特性.采用参数自调整模糊控制器对焊接电流信号分析,获得步进电机的调整步数和调整方向.设计了焊缝跟踪的执行机构焊接摆动器.实验证明,系统实现了0°到8°偏角以内的焊缝跟踪.     

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.     

窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法，并阐述了其原理，研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷，提出了在三丝间接电弧后，放置钨极电弧的方法. 结果表明，窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合，并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小，侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下，焊缝表面成形呈凸起状，后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中，凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时，焊根部母材熔合和焊道层间熔合.     

窄间隙GMAW的研究进展

综述了窄间隙GMAW方法的研究进展,并分析了各种方法的优缺点.横向摆动电弧、高速旋转电弧、双丝焊和超窄间隙焊4类方式都可以在较小的焊接规范下,保证侧壁熔合,改善焊缝成形,防止焊接裂纹.其中波浪式焊丝摆动电弧和双丝焊两种方法对焊接电源没有特殊要求,弯丝工艺简单可靠,规范区间较宽,最适合于实际应用.高速旋转电弧方法由于焊炬的磨损较大,不能长时间连续焊接而使其实用性受到影响.超窄间隙焊对电源和装配精度要求较高,随着焊缝跟踪技术的进一步发展,将具有很好的应用前景.     

计算机控制的窄间隙MIG焊跟踪系统

本文根椐窄间隙脉冲射流焊接中电流波形的实测结果,分析和论证了电流的变化规律,提出以电流的瞬态变化作为控制参量,实现电弧对焊缝侧壁的跟踪,以消除由于焊丝弯曲引起的跟踪误差,文中论述了以单板机为主体组成的跟踪系统,实现窄间隙熔化极射流过渡焊接自动跟踪的方法。     

焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊缝成形分析

在间隙宽度4 mm、深度15 mm的Q235A板I型坡口中,板背部加陶瓷衬垫以支撑焊缝背部成型,采用焊剂片链约束电弧的方法进行了超窄间隙根焊试验。结果表明,在焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊中,焊接速度影响热输入量和金属熔敷量,进而影响根焊缝的整体成形;焊接电压决定焊剂片的烧损尺寸,主要影响根焊缝的侧壁熔合;焊接电流主要影响根焊缝的背部成形。合理的焊剂片链约束电弧超窄间隙根焊的工艺参数范围为焊接速度8 mm/s,焊接电压21.3~23.7 V,焊接电流182~202 A。在该焊接工艺参数下根焊缝背部成形良好,侧壁有效熔合,实现了单面焊双面成形。     

基于电弧传感方式的窄间隙焊枪高度自适应跟踪系统

基于电弧传感原理，用试验方法建立了CO2气体保护短路过渡焊接条件下焊枪高度与电弧电压均值之间的静态数学模型，通过信号处理及PID调节实现了计算机控制的窄间隙焊枪高度自适应实时跟踪，为窄间隙接质量保障提供了一种新的技术途径。     

窄间隙横焊焊缝成形不对称性研究

随着大型重工业的发展,厚板在横向位置的焊接越来越受到重视,而窄间隙横向焊接是效率最高、难度最大的一种焊接方法。采用新型扁平状摆动电弧窄间隙焊枪,研究窄间隙横焊时电弧摆动对焊接熔池流动及焊缝不对称性成形的影响规律。试验结果表明,电弧不摆动时熔池在重力作用下下淌,电弧摆动改变了熔池受力位置和热源的分布,使侧壁得到足够的能量实现完全熔合。随着摆动幅度的增加,熔池下淌趋势得到有效抑制,而且在不引起侧壁起弧前提下,摆动幅度越大,焊缝成形对称性越好。     

铸钢接管超窄间隙横向焊工艺试验

焊剂带约束电弧超窄间隙水平位置的焊接虽做了很多工艺方面的研究,并取得了一定的成果,但此方法横向焊只做了初步研究。文中针对铸钢接管横焊的要求设计了焊剂带约束电弧超窄间隙横向焊装置,将这种焊接装置应用于铸钢接管进行工艺试验,研究了焊接工艺参数对坡口侧壁根部熔合的影响,对铸钢接管焊接接头的显微组织及显微硬度进行分析。结果表明,超窄间隙横向焊过程中电弧电压控制坡口上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度共同决定了焊丝的熔化量,过大过小都会使侧壁熔合不良;利用超窄间隙焊热输入小的优势,防止焊接接头组织软化。     

工艺参数对超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接焊缝成形的影响

通过试验研究了焊速和电压对超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接焊缝成形的影响,并通过试验得出了电压与电流的匹配关系。结果表明,焊接速度合理时,能获得成形良好的超窄间隙焊缝。通过电弧电压与焊接电流的合理匹配可优化电弧、熔渣壁及间隙侧壁三者间的关系,利于获得成形良好的超窄间隙焊缝。电流为200~325 A时,获得良好成形的电压范围约为22~31 V。     

新型摆动电弧窄间隙GMAW焊缝成形研究

研究开发了一种新型摆动电弧窄间隙GMAW焊接系统,该系统通过控制电弧在窄间隙坡口内横向摆动从而增强对侧壁金属的直接热输入,改善侧壁熔合.结合试验,探讨了电弧摆动、热输入以及焊接速度对焊缝成形的影响,结果表明,采取合适的焊接工艺可以得到表面下凹、侧壁熔合良好的焊缝,同时提高了焊接效率.     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

熔化极气体保护焊的直接自适应控制

焊接电流和电弧长度是熔化极气体保护焊(GMAW)焊接过程的主要状态变量,决定了熔滴的过渡过程、热量输入和焊缝成形.文中在分析GAMW焊接工艺过程的基础上,建立了焊接电流和电弧长度的数学模型,采用基于二次型性能指标的直接自适应控制算法,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度的大小,使焊接电流和电弧长度能跟踪参考模型的输出.同时,针对实际应用中难以检测的电弧长度,建立了电弧长度估计模型,实现了对电弧长度的软测量.结果表明,该算法可以实现弧长和电流的精确控制.     

旋转电弧窄间隙焊温度场和侧壁熔深的数值模拟

针对旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形研究需要,采用Ansys软件对旋转电弧窄间隙MAG焊接温度场进行数值模拟,研究焊缝成形的影响因素.考虑旋转电弧窄间隙MAG焊特点,实现热源模型旋转加载和旋转电弧窄间隙焊接三维温度场数值计算,模拟温度场结果与试验焊缝形貌吻合良好.为进一步提高计算效率,根据热源等效和旋转电弧热源分布特点,提出了一种类似马鞍形圆环的等效热源,侧壁熔深模拟结果与实际较符合,且计算效率大为提高.研究结果为进一步的熔深控制和焊接变形研究奠定基础.     

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接工艺实验

焊剂带约束电弧的行为已有基本的认识,用于超窄间隙焊接有明显的优势.在间隙宽度为4mm、钢板厚度为30mm的I形坡口中,进行多层单道焊剂带约束电弧超窄间隙焊接试验.整个焊接接头要通过根焊、填充焊和盖面焊来完成,通过试验分析得到各焊道所对应的焊接工艺参数.这种超窄间隙焊接方法线能量低,约为0.6kJ/mm;所得到焊接接头的热影响区宽度窄,约为1.3 mm;采用常规的CO2气保焊焊丝H08Mn2Si,超窄间隙焊缝硬度比CO2气保焊焊缝硬度提高60％.     

熔化极气体保护焊电流与电压调节

在应用熔化极气体保护焊的基础上,分析焊接电流和电弧电压对焊缝成形的影响,探究焊接电流与电弧电压匹配对焊接电弧特性的影响规律,总结正确调节焊接电流与电弧电压的基本方法和操作技能,正确调节焊接电流与电弧电压是熔化极气体保护焊技术推广与应用的关键因素。     

CO_2气体保护焊工艺参数控制

分析了焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度、极性和焊丝位置等因素对CO2气体保护焊焊缝质量的影响。通过对试验及现场实际焊接参数的整理分析,得出保证焊接质量的参数控制表,以供参考。     

焊剂带约束电弧超窄间隙横焊焊缝成形

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接新方法,其电弧可同时加热坡口根部两侧壁,实现4.5 mm宽直坡口的单道多层焊接。改变工艺参数,进行超窄间隙焊横向对接的系列焊接试验。实现壁厚为60 mm的多层单道超窄间隙对接接头。结果表明,焊接电压影响焊缝上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度决定焊丝的熔化量,二者合理匹配可使熔池的下塌量降至最小。超窄间隙焊接熔池小,固液接触面相对较大,其表面张力容易平衡熔池的重力,可以防止横向焊接的熔池下塌缺陷。     

水下局部干法CO_2自动焊接工艺参数对焊缝成形规律的研究

采用水下局部干法CO2自动焊焊接方法对16 mm厚16Mn钢进行平板堆焊试验,分析研究了电弧电压、焊接电流、焊接速度和焊枪倾角4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明,水下局部干法CO2自动焊的熔深主要取决于焊接电流,电弧电压及焊接速度对其影响不大;焊接速度对余高影响不大。前倾焊时,熔深小,焊道平而宽,焊缝美观,容易观察焊道,气体保护效果好;后倾焊反之。