焊剂带控制超窄间隙坡口内电弧加热区域的机制

在超窄间隙焊接中,焊剂带约束电弧可解决间隙侧壁尤其是间隙根部的熔合问题.采用不同厚度的焊剂带在宽度为5 mm的Ⅰ型坡口中进行超窄间隙焊接,发现送带速度增大,电弧对侧壁的加热高度逐渐减小,而对坡口根部的加热趋势逐渐增大.在合适的送带速度范围内,能够保证间隙侧壁和底部的均匀熔合,且与焊丝填充量合理匹配可得到成形良好的焊道.提高焊接电压,对应形成良好焊道所匹配的送带速度增大;使用较厚的焊剂带时,所匹配的送带速度减小.     

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。     

超窄间隙焊接中送进式焊剂带约束电弧的加热特性

开发了一种连续送进式焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法,通过改变焊剂片厚度和送带速度进行工艺试验,分析各参数下的电弧的加热特性.结果表明,增加焊剂片厚度和送带速度能够增强对电弧的约束效果,使焊缝根部熔化宽度增加,侧壁熔化高度减小;增大焊剂片熔化系数,熔化后焊剂片的固壁约束高度也会变大,电弧在侧壁燃烧的高度变小,提高电弧能量密度,更有利于电弧对侧壁根部的加热.当焊剂片熔化系数小于0.31时,熔化后焊剂片的固壁约束高度较小,电弧对侧壁的加热效果增强.     

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。     

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。     

超窄间隙焊接中送进焊剂片与电弧相互作用机制分析

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接中，连续送进的焊剂片与电弧相互作用的关系影响着焊接过程的稳定性.采用一种快速中断电弧的方法，得到了熄弧位置处焊缝熔池形态和焊剂片瞬时熔化形貌，分析了焊剂片对电弧的作用长度与电弧受约束程度的关系.结果表明，增加焊剂片送进速度或减小电弧电压，可使焊剂片对电弧的作用长度增加，当增至一定程度时，电弧被有效约束在坡口底部对侧壁根部进行均匀加热，获得根部熔合良好的平焊缝.当焊剂片对电弧的作用长度过小时，电弧的受约束程度减弱，电弧加热区域集中在两侧壁上，很难在坡口根部形成有效熔池，最终形成孔洞焊缝.     

绝缘片约束TIG电弧在窄间隙中的加热特性

采用坡口侧壁放置绝缘片的方式约束电弧,在4 mm宽的I型坡口内进行窄间隙TIG焊接试验,通过分析坡口截面各区域熔化面积及其所占比例的变化,研究绝缘片约束TIG电弧的加热特性.结果表明,窄间隙中依靠绝缘片对弧根的固壁约束作用能够将电弧加热区域限制在坡口底部,增强电弧对坡口底部和底角的加热效果,防止电弧集中于侧壁燃烧;弧长、绝缘片对弧根的约束程度和焊接电流三者匹配时,可使坡口底角获得可靠熔合;弧长过长会导致电弧直接向侧壁攀升,且无法依靠绝缘片将电弧控制在坡口底部;绝缘片对弧根约束过多以及采用较大的焊接电流,均会导致电弧将绝缘片熔化,造成电弧燃烧不稳定.     

不同形状金属丝网衬垫焊剂颗粒工艺对超窄间隙焊缝成形的影响

金属丝网衬垫焊剂颗粒工艺对超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊缝成形具有重要影响.文中分别采用“V”形、“U”形和“半圆”形三种不同形状金属丝网衬垫焊剂颗粒工艺进行了超窄间隙焊接,并根据所得超窄间隙焊缝横截面形貌,分析了不同形状金属丝网衬垫焊剂颗粒工艺对超窄间隙焊缝成形的影响,以及该工艺防止超窄间隙电弧断续状燃烧的机制.结果表明,随着焊剂对间隙侧壁下方待熔化表面覆盖面积的增大,焊剂熔化对电弧的冷却收缩作用增强,电弧的约束角α减小,以致电弧在侧壁的加热熔化高度hm减小,当hm小于熔化焊丝在超窄间隙内的填充高度时即形成凸焊缝.金属丝网对焊剂颗粒的衬垫有利于电弧阴极斑点在工件待熔化表面快速形成,并加快覆盖在工件待熔化表面区域焊剂颗粒的熔化速度,从而使得电弧阴极斑点区的水平移动速度等于焊丝端头的水平移动速度,以致电弧弧柱未被拉长而连续稳定燃烧.     

焊剂带约束电弧特性的试验分析

通过向电弧两侧连续送入焊剂带以约束电弧的方法,对焊剂带约束电弧的特性进行了研究.结果表明,焊剂带靠弧柱区的热量被加热熔化,在稳定的焊接条件下,形成一个确定的焊剂带与电弧作用长度,其大小随电弧电压的减小,送带速度的增加而增大,这一参数直接影响着焊剂带约束电弧的形态,增加它可使电弧长度增长而宽度减小,进而可使焊缝的熔深增加而熔宽减小;焊剂带与电弧中心距离的减小可明显减小电弧的宽度,使焊缝熔宽减小而熔深增加;利用焊剂带约束电弧的特性可以实现超窄间隙焊接.     

焊剂片约束电弧超窄间隙焊接焊丝偏移量的适应性研究

提出了用玻璃纤维网控制焊丝与焊剂片之间距离的焊剂片约束电弧超窄间隙焊接方法,研究焊丝偏离坡口中心线不同位置时坡口侧壁和根部的熔合情况,以及焊丝偏移量与焊接电压之间的关系。结果表明,通过玻璃纤维网的调节作用,焊丝偏离坡口中心线位置时,侧壁和根部仍然能够很好地熔合。不同的焊丝偏移量下,适用的焊接电压范围不同;焊丝偏移量增加时,适用的焊接电压范围减小。     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

Development of ultra-narrow gap welding with constrained arc by flux band

0 IntroductionThe merits of narrow gap welding (NGW) such ashigh productivity and quantity, minimal distortion, highcost-effectiveness, and all position capability are wellknown. The narrower the gap, the more significant the a-bove merits. Moreover, while an ultra-narrowgap welding(UNGW) process with less than 5 mm gap width is used,its some advantages are very useful for preventing thestress corrosion crack in austenitic steel piping, and forwelding some update steels. For example, in aus…     

超窄间隙焊剂带约束电弧电压及电流波形特征

为认清焊剂带约束电弧在超窄间隙中的作用,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验.试验发现,坡口侧壁根部焊剂带裸露高度,控制着坡口侧壁的熔化高度;当裸露高度很小时,电弧的作用范围主要集中在坡口的底部,短路结束燃弧开始时弧长较长,在电压波形上表现为初始燃弧电压高,随后快速降低;电流波形反映出较高的短路电流峰值.结果表明,随裸露高度的增加,电弧作用范围从坡口底部向侧壁扩张,电弧长度缩短,瞬时燃弧电压降低,燃弧后电压下降速度变慢,甚至不再下降;同时反映出短路频率提高,短路电流峰值减小,瞬时短路出现几率增加.     

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接根焊方法

超窄间隙焊接在对接焊接中有着独特的优势.在实际焊接工程中,对接焊有时要求采用单面焊双面成型的方法进行根焊.采用焊剂带约束熔化极电弧超窄间隙焊接的方法,结合在工件背面衬垫焊剂,并用铜板对焊剂加以支撑的背面焊缝强制成型方法进行熔化极电弧根焊试验.结果表明,通过焊剂带约束熔化极电弧,选择合适的焊接电压、焊接电流可以使坡口根部...     

超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊缝成形分析

将超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接用于1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,通过改变焊接速度、电弧电压、焊接电流对焊缝成形进行了研究.结果表明,在热输入为1.75 kJ/mm和深宽比为1.34的条件下,也不易形成"梨形"焊道裂纹,并且单道焊接时熔化焊丝在超窄间隙内的填充高度可达11.5 mm.在其它焊接参数确定的情况下,随着电弧电压的增加,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢超窄间隙焊缝依次呈"凸焊缝"、"凹焊缝"及"电弧攀升"的成形规律.适合于超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的电弧电压与焊接电流匹配范围分别约为26~32 V和200~320 A.     

焊剂带在超窄间隙电弧区的位置与约束电弧的关系

当超窄间隙中用于约束电弧的焊剂带与电弧具有不同的相对位置时,焊剂带会对电弧产生不同的约束效果,因而焊剂带在电弧区的位置是约束电弧的关键.通过分析焊剂带在电弧区的位置,结果表明焊剂带在电弧区有效约束电弧应满足三个位置条件,即在电弧横向焊剂带应紧贴两侧壁;在电弧长度方向焊剂带应具有合适的焊剂带作用长度;在超窄间隙纵向焊丝端...     

Study on elimination of interlayer defects in horizontal joints made by rotating arc narrow gap welding

Abstract

In this work, the characteristics of interlayer defects were studied in horizontal welds made by rotating arc narrow gap welding. The interlayer defects existed in the form of incomplete fusion and slag inclusions, occurring near the lower sidewall. In the rotating arc process, the instantaneous velocity of the arc with respect to the sample is higher when the arc is close to the lower sidewall, whereas it is lower when it is near the upper sidewall. This results in a lower effective heat input to the lower sidewall, and a corresponding reduction in the enthalpy that is transferred along with the deposited metal. Fortunately, this asymmetric nature of rotating arc welding can be exploited to minimise or eliminate interlayer defects. It is shown that, by controlling the direction of rotation for the arc, removing slag, selecting an appropriate groove size and resetting the torch position, defect free horizontal welds in heavy plates can be achieved.