激光热丝焊电阻热控制及送丝参数优化

如何选择送丝参数从而获得合适电阻热是确保焊丝稳定过渡和高效熔覆的必要条件. 文中通过高速摄像观察电阻热对焊丝过渡行为的影响,采用红外双色测温对焊丝温度进行测量. 结果表明,导电嘴以下30 mm处焊丝的温度可作为最优电阻热的判据;利用数值模拟方法建立了焊丝非稳态导热模型,计算了导电嘴以下30 mm处焊丝的温度,从而可以预测最优电阻热对应的送丝参数. 对不同送丝速度下最优电流比较发现,一定电阻热下加热电流的平方与送丝速度的比值为常数,可用于快速选择最优电阻热的送丝参数.     

激光热丝焊表面修复成形质量分析和控制

激光热丝焊可精确控制热输入和高效熔覆金属,适合用于表面修复,但缺乏对激光热丝多道修复成形质量的研究. 基于响应曲面法(RSM)设计了激光热丝多道修复试验,选取激光功率、扫描速度、送丝速度和搭接率作为变化因子,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率作为响应. 结果表明,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率与工艺参数呈二次关系,适当降低送丝速度,提高激光功率、扫描速度和搭接率,有利于获得无未熔合缺陷、稀释率小且表面平整的多道熔覆层. 利用重叠等高线图,根据指定的质量要求进行多响应约束,可以预测相应的工艺参数窗口,达到控制激光热丝焊多道修复成形质量的目的.     

C-Si-Mn系焊丝钢的连续冷却相变及轧制工艺

利用Gleeble-3800热模拟仪研究了含1. 65%Mn的C-Si-Mn系焊丝钢的连续冷却相变行为,并在高速线材轧机上进行了盘条的工业试制。结果表明:热模拟试验中,在变形温度950～1000℃,冷速在0. 3～0. 8℃/s时,试样硬度为149～155 HV5,马氏体形成的临界冷速为1. 5℃/s,铁素体相变开始温度为818～793℃;工业试制时,精轧温度950℃,吐丝温度870～890℃,热轧盘条为铁素体和珠光体两相组织,盘条抗拉强度523 MPa,面缩率81. 2%,伸长率27. 7%。      

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法

提出了高频感应热丝TIG焊接新方法,焊丝加热温度和深度可控,加热速度快,能适应高速送丝要求.高频感应加热消除了常规热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧偏吹现象.另外,由于该方法不需利用焊丝本身的电阻产热,所以适用于铝合金等低电阻率金属焊丝.根据感应线圈的电感和工作频率要求,设计制造了适用于Φ1.6 mm铝合金焊丝的高频感应加热线圈和套筒.利用热电偶测量了不同送丝速度下的焊丝温度.结果表明,当送丝速度高达6～10 m/min时,焊丝的温度完全能够满足热丝焊的要求.6～10 m/min的送丝速度较常规TIG焊接提高了3倍以上,大大提高了焊接效率.     

热压条件下激光深熔焊接温度场的数值模拟

对铝合金LF3Y2搭接板进行了热压条件下激光深熔焊接.建立了该条件下的焊接热源模型,热源模型由作用在工件表面的高斯面热源和沿激光入射方向的旋转高斯体热源构成.使用该热源模型和ANSYS有限元分析软件对前述的试验进行了数值模拟.结果表明,热压使激光在高速焊接时依然有足够的熔深和熔宽;试件表面的等温线呈椭圆形,在移动热源前方温度梯度大,后方温度梯度小;计算所得的熔池截面成形与工艺试验结果吻合良好,验证了该热源模型的合理性.     

激光热丝焊焊缝熔合比和焊缝深度方向的微观成分均匀性

以填充奥氏体不锈钢热丝的球墨铸铁焊接为例,研究了激光热丝焊焊缝熔合比和成分均匀性.结果表明,激光热丝焊熔合比小,为38%～55%;焊缝成分均匀性良好,焊缝Cr和Ni元素的不均匀度最高为0.5%和6%.与之相比较,激光-MIG复合焊焊缝熔合比为69%～77%;焊缝Cr和Ni元素的不均匀度最低也达到了62%和51%.激光热丝焊输入电能小且焊丝对输入电能的利用率高,因此能获得小的熔合比,而小的熔合比和焊丝以固态形式过渡进入熔池是焊缝成分均匀分布的原因.     

TP321钢管的窄间隙热丝TIG焊

为了提高厚壁管道的焊接效率、改善管道服役过程中接头的耐蚀性能,采用窄间隙热丝TIG焊方法,对φ406 mm×30 mm的TP321钢管进行全位置自动焊接. 研究了窄间隙坡口参数的匹配以及影响焊缝成形的主要焊接参数的匹配,并分区域对管道进行焊接. 结果表明,当坡口间隙为1 mm、钝边厚度为2.5 mm、坡口底部宽度为9～10 mm时,打底焊缝成形良好;坡口角度为4°～5°时,未出现倒坡口及未熔合缺陷;全位置焊接过程中,当焊接位置处于立向下时,焊接电流应比平焊时的大,立向上焊接位置则相反;当焊接位置处于仰焊时,与平焊相比应适当增加焊接热输入. 所得焊缝在各个区域成形良好,RT检测合格.     

能量排布方式对双光束激光填丝焊温度场与应力场的影响

建立了面热源＋双圆柱体热源的双光束激光焊接热源模型,并结合Marc有限元软件,对光束间距为0．6mm的双光束激光填丝焊接铝合金的温度场和应力场进行了数值模拟,分析了不同能量排布方式对焊缝熔池温度分布特征及其残余应力的影响．随着光束与焊缝中心线所成角度的减小,热源熔化效率逐渐减小;焊后焊缝区残余应力主要为纵向拉应力,能量排布方式对残余应力最大值的影响不明显,其主要影响残余应力分布区域范围和焊接工件角变形．     

铝合金双丝焊应力场的数值模拟

通过对双丝焊电弧形态及熔滴过渡蹄径进行分析．发现双丝焊时前丝和后丝的电弧均向两丝中间偏转的现象．以此为基础．对双椭球形热源模型进行修正,提出了可用于双丝焊温度场计算的热源模型,并经过实际温度采样验证了该模型的准确性。以此为基础．分析了2219铝合金双丝焊条件下纵向驶横向应力的演变规律。     

高速线材热连轧过程温度场数值模拟

通过对高速线材轧制过程各个环节传热关系及边界条件的分析,采用有限差分法建立了热连轧过程三维温度场计算模型。结合生产实践,利用该模型对整个连轧过程进行了温度模拟,得出轧件同一截面上心部、中部和外表面上从出炉到吐丝共26道次的温降曲线,计算结果和实测值吻合较好。     

单电源脉冲热丝TIG焊控制电路

为了解决热丝TIG焊中主电源与热丝电源的同步问题,减少热丝TIG焊的磁偏吹,设计了以80C196KC单片机为核心的控制电路和以SG3525为核心的PWM调制电路的单电源脉冲热丝TIG焊机控制系统。介绍控制系统的结构和工作原理,讨论脉宽调制电路、驱动电路、恒值采样反馈电路、保护电路、参数预置与显示电路的组成及工作原理。使用整机进行低频脉冲热丝TIG焊堆焊试验,试验证明控制电路有较好的适用性。     

不锈钢激光焊温度场的建模与仿真

利用有限元软件ANSYS对304不锈钢激光焊温度场的分布进行了动态模拟.分析了材料热物理参数的温度相关性、熔化潜热、对流及辐射对激光焊接温度场的影响,建立了激光焊接组合体移动热源模型.针对激光焊接过程中高度非线性、光斑面积非常小的特点,采用了过渡单元建模及逐步加载和求解的措施.为了保证节点选取的精确程度,在加载过程中采用了余量控制法.仿真结果表明,模拟得到的焊缝形状与实际焊缝形状基本吻合;等温线呈椭圆形,在移动热源的前方等温线密集,温度梯度较大,热源后方的等温线较稀疏,温度梯度小;激光焊接时熔池表面附近的金属蒸气最高温度可达13 332℃.     

薄板激光焊接温度场的数值研究

进行了薄板激光焊温度场的分析与数值模拟,在空间域上用加权余量法,时间域上用有限差分法离散,建立了有限元方程,并编制了相应的程序。在程序中考虑了材料热物性参数的温度相关性、熔化潜热以及对流辐射等对温度场的影响,为进一步分析应力应变场奠定了基础。最后对程序计算结果与实验结果作了比较,吻合较好。     

激光焊接汽车DP1000钢的数值模拟

基于COMSOL软件对激光功率、焊接速度对焊缝宽度以及散热条件对焊缝温度分布与焊缝宽度的影响进行了分析,激光功率和焊接速度的大小决定工件接收的能量与加热时间能否使工件熔融,为了达到焊接目的,需要合理选择激光功率,焊接过程中有无铜支承板对应着不同散热条件。仿真结果表明,焊接最佳激光功率1.1 k W,焊接速度8 mm/s;散热条件越好,焊缝周围冷却速度越快,焊接过程中散热越迅速,工件温度分布轮廓越清晰,焊缝宽度越小。     

气保护药芯焊丝合金元素C、Mn过渡行为

研究了Ni—Cr系高强度结构钢气保护药芯焊丝的C、Mn合金元素的过渡行为。结果表明，在纯CO2与Ar 20％C02气保护条件下，合金元素Mn的过渡均处于损失状态，并且随着焊丝自身或保护气氧化性的增加，其损失增大。因此，若要减少Mn的损失，减少电弧气氛及焊丝本身的氧化性是比较有效的途径。而合金元素C的过渡则随着焊丝自身氧化性的增加，由增碳型过渡发展到损失型过渡。保护气氧化性的增加更容易发生增碳型过渡。所以，若要抑制增碳型过渡，减少电弧气氛氧化性和提高焊丝本身的氧化性是比较有效的途径。     

Effect of filler wire on the joint properties of AZ31 magnesium alloys using CO2 laser welding

Laser welding with filler wire of AZ31 magnesium alloys is investigated using a CO2 laser experimental system. The effect of three different filler wires on the joint properties is researched. The results show that the weld appearance can be effectively improved when using laser welding with filler wire. The microhardness and tensile strength of joints are almost the same us those of the base metal when ER AZ31 or ER AZ61 wire is adopted. However, when the filler wire of ER 5356 aluminum alloy is used, the mechanical properties of flints become worse. For ER AZ31 and ER AZ61 filler wires, the microstructure of weld zone slws small dendrite grains. In comparison, for ER 5356 filler wire, the weld shows a structure of snowy dendrites and many intermetallic compounds and eutectic phases distribute in the dendrites. These intermetallic constituents with low melting point increase the tendency of hot crack and result in fiagile joint properties. Therefore, ER AZ31 and ER AZ61 wire are more suitable filler material than ER 5356 for CO2 laser welding of AZ31 magnesium alloys.     

基于ANSYS有限元对双丝焊焊接的三维温度场模拟

焊接热过程是一个动态热循环过程,涉及到电弧变化、材料冶金和化学、传热、传质和力学性能改变的复杂过程,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形,影响焊接结构的制造精度、强度、韧性和使用性能。焊接三维数值模拟研究的现实意义在于:全面预测影响残余应力与变形的各种因素及其影响规律,达到优化焊接结构设计和工艺设计,控制焊接应力及变形,焊接数值模拟技术已成为目前国内外发展的重要方向。     

ANSYS在激光焊接温度场数值模拟中的应用

通过分析和总结激光焊接过程有限元模拟的研究现状，综述了利用ANSYS进行激光焊接三维温度场有限元数值模拟中，物理模型的建立和网格划分、边界条件、等离子体及熔池对流等问题的处理。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配.借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究.结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复...     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.