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％.     

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.     

焊剂带约束电弧在超窄间隙焊接中的加热特性

利用焊剂带约束的电弧进行超窄间隙焊接,通过测量不同焊接参数下的焊缝截面相关尺寸,并根据截面尺寸的变化规律分析了受约束电弧的加热特性.结果表明,对超窄间隙中的电弧加以有效约束,有利于防止电弧攀升,并能保证两侧壁可靠熔合;电弧形态是决定侧壁熔合的主要因素,增加焊接电流或送带速度,可使电弧的加热位置下移,电弧直接加热侧壁的高度减小,以至电弧能量密度提高,更有利于电弧对侧壁根部的加热;增加电弧电压,可使阴极斑点的活动范围增加,有利于增强弧柱和阴极斑点对侧壁根部的加热效果;电弧电压、焊接电流和送带速度三者间的合理匹配,有利于获得合适的电弧形态,使电弧在间隙的三个方向有效加热.     

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.     

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.     

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...     

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...     

基于STC12C5A60S2焊剂带约束电弧超窄间隙焊接控制系统

超窄间隙焊接在对接焊中有独特优势.以焊剂带约束熔化极电孤超窄间隙焊接方法为工艺背景,研制了以STC12C5A60S2为控制核心,集显示、检测、调速和焊接启地等功能为一体的超窄间隙焊接控制系统,满足对焊接速度的随时调节,增大人机交流程度,克服焊接开始结束时虚焊短焊等缺点,提高间隙对接质量,实现焊接滑块准确停止,有利于自动焊接设备在实际工程中的应用.     

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.     

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.     

焊接工艺参数对超窄间隙焊接热裂纹的影响

超窄间隙焊接中热裂纹是一种很容易出现的缺陷,采用焊剂带约束电弧超窄间隙焊接试验,通过改变焊接工艺参数和间隙宽度,研究其对热裂纹的影响.结果表明,焊缝成形系数与热输入和焊缝成形系数与间隙宽度的匹配关系是决定热裂纹的主要因素.在较小的焊缝成形系数和较大的热输入量下热裂纹倾向较大,并且随着间隙宽度的减小,焊缝中热裂纹倾向明显增加.当焊缝成形系数增大到临界值时焊缝中不产生热裂纹,且临界值随热输入量的增大而逐渐增大,随间隙宽度的增大而逐渐减小.     

Weld formation and heating mechanism in ultra-narrow gap with constricted arc by ultra-fine granular flux

Ultra-narrow gap welding (UNGW) process with high stabilization,reliability and without spatter can be achieved with constricted arc by molten slag wall,which is made from melted flux.The experiments a...     

Effect of activating flux on arc shape and arc voltage in tungsten inert gas welding

The effects of activating fluxes on welding arc were investigated. A special set of water-cooling system and stainless steel were used as parent material. During welding process, high-speed camera system and oscillograph were used for capturing instantaneous arc shape and arc voltage respectively. The experimental results indicate that the SiO2 flux can increase the arc voltage, while TiO2 has no this effect on arc voltage. Compared with conventional tungsten inert gas welding （C-TIG）, it is found that the arc shape of A-TIG welding used with the SiO2 flux has changed obviously.     

Effect of oxygen-containing additives on weld penetration in self-shielded flux cored arc welding

The effect of Fe₂O₃ and Li₂CO₃ additives in flux core on the weld metal oxygen content and weld penetration in self-shielded flux cored arc welding were studied schematically. The result shows that the oxygen content in the weld metal and weld penetration both increased with the Fe₂O₃ addition increased in the range of 5wt.% to 20wt.% . The oxygen content in the weld metal was increased with the Li₂CO₃ addition increased in the range of 1wt.% to 8 wt.%. However, the weld penetration decreased when Li₂CO₃ addition exceeding 4 wt.%. High-speed photographic images show that when Fe₂O₃ addition in flux core exceeding 15wt.%, droplet became excessively large, so that spatters were frequently generated in large numbers. In this study, Fe₂O₃ and Li₂CO₃ in the amount of 11wt.% and 4wt.%, respectively, jointly added in the flux core can achieve a deeper weld penetration with sound usability characteristics.