基于X射线高速摄像水下焊接熔滴过渡分析

水下湿法焊接技术是一种重要的水下施工工艺,研究水下湿法熔滴过渡过程,有助于深入分析焊接过程本质,制定焊接工艺,进而提高焊接质量. 但由于焊接过程中存在气泡,难以借助传统研究手段研究水下焊接熔滴过渡过程. 为克服这一不利影响,利用X射线不易发生反射、折射的特点,搭建试验系统,同步采集水下湿法焊接过程熔滴过渡图像与电信号并进行分析. 结果表明,水下湿法药芯焊丝常见过渡形式有排斥过渡、固体短路过渡和表面张力过渡,其中排斥过渡和固体短路过渡对焊接过程稳定性影响较大,应加以抑制.     

GMAW焊接熔滴过渡动态过程的数值分析

以流体动力学、电磁理论及VOF方法为基础建立了熔滴过渡的动态模拟模型,模型中考虑电磁收缩力、表面张力、等离子流力的影响．利用建立的模型模拟了熔滴的形成、长大及脱离过程,计算了电流对过渡熔滴尺寸及频率的影响,计算结果与实验结果吻合较好．计算了不同阶段的熔滴中的流场,并利用计算的流场分析了熔滴的脱离机制。     

超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为

文中对低碳钢超声-MAG焊接熔滴过渡行为做了系统分析. 试验主要关注在超声作用下,低碳钢焊接中熔滴过渡行为的变化. 对熔滴过渡过程进行观测和分析. 结果表明,超声波会使MAG焊熔滴过渡分布区间发生改变,短路过渡对电压电流的适应性更强,大滴过渡电压升高,中等电流电压下不稳定的过渡得到一定程度的改善;对于不同的过渡形式,超声均可以增加其熔滴过渡频率,改变熔滴尺寸及形态,使熔滴以更小的尺寸、更高的频率过渡到熔池中;与普通MAG焊相比,超声-MAG焊的电流信号波动较小,熔滴过渡过程更稳定. 该分析对于超声辅助电弧焊接技术的发展与应用是一个重要补充.     

短路过渡熔化极电弧焊熔滴过渡的控制

根据熔滴短路时间与其体积以及向焊接熔池过渡时间的相互关系，确定了焊丝金属从与熔池相接触到向熔池过渡的熔滴过渡控制时间特性；指出了该时间特性适用于各种不同焊丝直径的焊接工艺；证实了施加脉冲焊接电流所获得的附加能量可以缩短短路过渡时间。     

熔滴短路过渡频率对CO_2焊接过程稳定性的影响

在依次改变送丝速度v_e。电弧电压U_a、保护气体流量Q、焊接速度v_w和焊丝伸出长度l_e等多种工艺参数的条件下,基于数值分析,全面评估了CO_2焊接过程熔滴短路过渡频率与焊接过程稳定性的定量关系,证明了在改变送丝速度v_e、电弧电压U_a和焊丝伸出长度l_e的条件下,熔滴短路过渡频率f与焊接过程的稳定性成正相关关系,而在改变保护气体流量Q和焊接速度v_w的条件下,熔滴过渡频率f却失去了表征焊接过程稳定性的能力,不能够作为焊接过程稳定性的评价指标。     

短路过渡CO2焊接熔滴尺寸控制

分析了短路过渡CO2焊接的熔滴形成过程及焊接电流波形对熔滴形状及短路过渡历程的影响规律,对采集获得的焊接过程中的焊接电流信号进行数学处理,采用最小二乘法建立了波形控制短路过渡焊接的焊丝熔化模型.在此基础上,通过控制燃弧初期脉冲电流的宽度调整燃弧能量的大小,对熔滴尺寸控制进行了试验研究.结果表明,随着燃弧脉冲电流宽度的增加,熔滴尺寸单调增加,这说明改变燃弧初期脉冲电流的宽度可以有效地控制燃弧能量和熔滴尺寸的大小.     

气体保护焊短路过渡熔滴成形的建模分析

提出了气体保护焊短路过渡过程中的熔滴成形的概念,并建立了模型.通过微距高速摄像技术和数字图像处理技术对熔滴成形过程中小滴状熔液所受的重力、电磁力以及表面张力提供的支持力进行了分析和定量计算,认为表面张力所提供的支持力远大于电磁力和重力共同导致的促使小滴状熔液下落的力.同时考虑了焊丝的熔化,认为以上因素最终造成小滴状熔液能以滴状的形态不断在焊丝端面进行扩展,形成熔滴.试验证明了熔滴成形这一模型的正确性.     

激光增强GMAW焊接熔滴过渡控制试验

水下环境压力对于焊接熔滴过渡和焊接过程稳定性具有一定的负面阻碍作用,需要提供额外的作用力帮助稳定焊接电弧和改善熔滴过渡状态;为验证激光增强熔滴过渡控制技术的可行性,搭建了空气环境下的相关试验系统,并进行了激光增强前后的熔滴过渡状态对比研究.结果表明,在焊接过程中施加一定功率密度的激光对熔滴过渡行为具有明显的改善作用,可以在一定范围内改善熔滴过渡状态,并可以通过激光控制过渡熔滴的大小,提高焊接过程的稳定性.试验结果为进一步开展激光增强高压干法水下焊接试验奠定了基础.     

电弧焊的熔滴过渡现象综述

主要介绍了实心焊丝和药芯焊丝气体保护焊时的熔滴过渡形态,采用不同的保护气体和不同的焊接电流时会出现不同的过渡形态.常见的熔滴过渡形态有颗粒过渡和短路过渡,颗粒过渡又分为滴状过渡和喷射过渡;喷射过渡时又有几种不同的形态.     

CO2气体保护焊熔滴短路过渡特性的研究现状与展望

对熔滴短路过渡CO2气体保护焊的熔滴短路过渡特性、焊接飞溅产生机理、控制熔漓过渡减小飞溅所采取的措施以及电弧信号的采集、分析处理方法、弧焊过程质量评价技术等几个方面的研究应用现状与发展趋势进行了较为全面深入的分析,为短路过渡CO2气体保护焊进一步研究应用具有一定的指导意义。     

GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测

针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。     

Analysis of droplet transfer of pulsed MIG welding based on electrical signal and high-speed photography

In order to study how welding parameters affect welding quality and droplet transfer, a synchronous acquisition and analysis system is established to acquire and analyze electrical signal and instantaneous images of droplet transfer simultaneously, which is based on a self-developed soft-switching inverter. On the one hand, welding current and voltage signals are acquired and analyzed by a self-developed dynamic wavelet analyzer. On the other hand, images are filtered and optimized after they are captured by high-speed camera. The results show that instantaneous waveforms and statistical data of electrical signal contribute to make an overall assessment of welding quality, and that optimized high-speed images allow a visual and clear observation of droplet transfer process. The analysis of both waveforms and images leads to a further research on droplet transfer mechanism and provides a basis for precise control of droplet transfer.     

CO2焊短路过渡过程的高速摄影研究

介绍利用高速摄影技术研究CO2焊短路过渡过程，指出高速摄影应根据研究对象的具体特点和研究目标等因素选择最适合的拍摄方案。通过对普通短路过渡过程和波形控制短路过渡过程各有侧重点的高速摄影研究，分别观察了不同条件下短路过渡过程中熔滴和电弧的形态，表明适当选择拍摄方案有利于对CO2焊短路过渡过程多方面特征的研究。     

低能量焊接工艺控制参数对熔滴尺寸的影响

低能量过渡焊接技术(Low Energy Transfer Welding Technology,简称LET)是一种新型焊接方法,它采用推拉送丝的方式完成熔滴过渡,焊接过程无飞溅,并能有效降低焊接热输入。LET焊接系统通过电流输出和焊丝运动相互匹配,两者协同工作实现稳定焊接。由于熔滴尺寸直接影响熔敷速度,通过焊接工艺试验,深入研究燃弧峰值电流I_(ap)、保持时间T_(ap)、送丝速度v_(z2)、焊丝送进延时时间T_1、焊丝回抽速度v_(f1)及焊丝回抽延时时间T_3等控制参数对熔滴尺寸的影响规律。结果表明:随着I_(ap)、T_(ap)、v_(f1)、T_1和T_3的增大,熔滴尺寸增大,而v_(z2)对熔滴尺寸的影响不明显,适当调节焊接工艺参数能够有效控制熔滴尺寸。本研究为深入了解LET焊接工艺过程,有效调节焊接熔敷速度奠定了良好的实验基础。     

药芯焊丝电弧焊电弧形态与熔滴过渡行为的研究

基于数码照相技术研究了CO2保护气氛下,渣系和焊接参数对药芯焊丝电弧焊（FCAW）电弧形态和熔滴过渡行为的影响。研究发现,酸性及金属芯渣系药芯焊丝在所有焊接参数下电弧扩散角相差不大,碱性渣系药芯焊丝因药芯中含大量消电离元素,大焊接参数下电弧扩散角比其它两种渣系小;金属芯药芯焊丝大焊接参数下发生“半潜弧”,可见弧长显著缩短。随着焊接参数增大,酸性,碱性,金属芯药芯焊丝均依次出现如下熔滴过渡类型;短路过渡、大滴排斥过渡、细颗粒过渡,均未发生喷射过渡。     

Research on droplet transfer in oscillating arc narrow gap GMA welding

In this paper, the droplet transfer in oscillating arc narrow gap gas metal arc （ GMA ） welding was studied. According to the experimental results, the oscillating arc has effect on the droplet transfer mode. The droplet transfer frequency in narrow gap groove is higher than that in bead-on-plate welding. Because of the change of arc location in narrow gap groove, the droplet transfer in oscillating arc narrow gap changes regularly. The droplet transfer frequency near groove sidewall is higher than that at the middle of narrow gap groove.     

电源电压对水蒸气保护焊短路过渡过程的影响

水蒸气保护电弧焊由于其独有的特性，在工程上有一定的替在应用价值，但是它存在与CO2焊相似的焊接工艺问题，如飞溅大、焊缝成影差等。实验发现，在送丝速度给定的情况下，匹配合适的电源电压可得到较好的焊接效果。利用燃弧阶段的焊丝熔化模型和短路过渡液桥失稳模型分析了电源电压对短路开始时液桥长度，以及短路过程中液桥失稳颈缩时的电流和所需时间的影响规律．从而可以解释水蒸气保护电弧焊在电源电压合适时可使短路峰值电流降低和短路时间缩短。从而使焊接过程稳定、飞溅减少。模型计算结果可用于指导正确选择焊接规范。     

埋弧焊熔滴过渡形态与焊接工艺质量的关系

探讨埋弧焊熔滴过渡形态与焊接工艺质量的关系。结果表明,在单丝埋弧焊中,渣壁过渡是熔滴的主导过渡形态,在双丝埋弧焊中,可能存在渣壁和喷射多种过渡形态,但不会有短路过渡形态。影响埋弧焊熔滴过渡的多种因素中,焊接电流是改变过渡形态的决定因素。单丝埋弧焊中,通过工艺参数变化建立了熔滴过渡形态与焊接工艺质量间的关系,其内在联系主要是熔滴尺寸、电弧力和熔滴冲击力变化。在双丝埋弧焊中,渣壁、喷射和滴状过渡对焊接质量参数的作用各异,前后焊丝过渡形态的位置匹配对焊接质量参数影响强烈。