气体成分对磁致旋转喷射过渡焊接过程的影响

分析了不同气体成分(纯Ar、ψ(Ar)98% ψ(O2)2%、ψ(Ar)80% ψ(CO2)20%)下的磁致旋转喷射过渡焊接工艺的电弧形态及运动特征、熔滴过渡机制和焊缝成形特点.试验结果表明,施加纵向磁场后,焊接电弧和液流柬都偏移焊丝轴线一定的角度作有规律的旋转运动,其中采用ψ(Ar)80% ψ(CO2)20%)的电弧旋转速度最大,纯Ar次之,而ψ(Ar)98% ψ(O2)2%最小,并且后两者的电弧偏离焊丝轴线的角度较小,焊丝端头始终在电弧的包围之中,而前者的阳极弧根仅分布在液流束的端部,飞溅较大;利用纵向磁场时焊接电弧的附加电磁力促使电弧旋转还能够改善焊缝成形.     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

MAG焊旋转喷射过渡熔滴运动形态的相关分析

熔滴旋转喷射过渡ＭＡＧ焊是用于钢结构的一种高效焊接方法,在窄间隙焊和角焊缝时还可以克服焊接时侧壁的熔剑不良等缺陷。本文用高速摄影方法拍摄了Ａｒ＋Ｏ２保护气体时旋转喷射过渡的熔滴过渡形态,建立了液尖－液流束运动的相关分析模型,并由此分析讨论了熔滴运动的动态变化过程和旋转参数。结果表明,用本文提出的“相关分析”方法,可以确定液尖与液流束运动的主从关系。在脉冲旋转喷射过渡期间,液尖、液流束均绕焊丝轴线做     

高效MAG焊接熔滴过渡行为及交变磁场控制试验分析

探索更加高效的焊接方法和工艺是当前国际焊接界一个热点课题,而增大焊接电流和焊丝伸出长度可直接提高MAG焊焊接效率. 文中对商用MAG焊机进行改造,使送丝速度达到50 m/min,焊接电流提升至500 A以上,以进一步提高焊接效率. 但是熔滴旋转射流过渡的形成,导致电弧不稳,飞溅增大,因而采用外加交变磁场来改善电弧形态和熔滴过渡行为. 通过焊接工艺试验,分析了焊接电流对焊接飞溅率和金属蒸发速率的影响规律,研究了交变磁场对熔滴过渡行为和焊缝成形的作用. 结果表明,外加低频交变磁场可以有效提高大电流下电弧挺度和稳定性,缩短液流束长度,减小液尖偏斜程度,进而改善焊缝成形,大幅度提高焊接效率.     

低气压环境对电弧熔滴过渡行为的影响

对低气压环境条件下电弧焊接的电弧熔滴行为和焊缝成形进行了研究。结果表明,气压降低导致弧柱区的直径增大,电弧的稳定性和挺度下降;在相同焊接工艺参数设定下,气压愈低,熔滴尺寸增大,熔滴过渡频率愈低,焊缝成形愈差;适当降低电弧电压有助于焊缝成形质量的改善。     

双电弧集成冷丝复合焊中熔滴过渡及焊缝成形机理

试验搭建了双电弧集成冷丝复合焊系统,研究了不同电参数匹配下的焊接过程. 结果表明,两熔化电极在直流模式下的熔滴过渡类型分为三种:短路过渡、短路+大滴过渡和大滴过渡. 当电弧电压较低时,过渡类型为短路过渡;随着电压逐渐增加,过渡类型从短路过渡变为短路+大滴的混合型过渡,最终完全变为大滴过渡. 其中短路过渡时焊接过程最稳定,飞溅最少,焊缝成形较好. 大滴过渡次之,而短路+大滴混合型过渡时焊接过程稳定性及焊缝成形最差. 此外,随着电弧电压的增加,熔滴的过渡频率呈先减小后增加的趋势.     

镁合金DE-GMAW焊接过程影响因素分析

传统电弧由于热输入高、熔覆率低,无法直接应用于电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing, WAAM)技术. 该文提出极性变换自适应分流交替电弧WAAM工艺方法,在钨电极,工件和丝材间形成交替电弧. 根据EN/EP电流转换时自适应分流并主动诱导交替电弧形成. 该新型热源能满足以丝材阳极−钨电极阴极的EN电弧熔化丝材;以钨电极阳极−工件阴极的EP电弧清理工件,并通过适当的调节实现电弧热质力传输的受控解耦. 验证了该新型热源的适用性,并对比分析了焊接速度和丝材高度下对电弧行为及熔滴过渡的影响. 结果表明,当焊接速度为5.7 mm/s和丝材高度为8 mm时,沉积层形貌较好且熔滴过渡规律;与传统变极性等离子电弧(variable polarity plasma arc, VPPA)熔丝增材制造技术相比,其自适应分流交替电弧显著提高了丝材的沉积效率且降低了母材热输入,较好的兼顾了增材质量与增材效率.

     

双丝脉冲MAG焊两种电流相位关系的焊接行为分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下高速脉冲双丝MAG焊接过程的电信号,并对焊接过程中的熔滴过渡方式以及电弧形态进行了高速摄像观察.结果表明,前丝、后丝脉冲电流交替变化时,前丝、后丝电弧形态分别为单丝工作时的钟罩形,显示前后丝电弧间基本没有影响;当前丝、后丝脉冲电流同步变化时,前后丝电弧合并为一个寿桃形电弧,分析指出前后丝电弧形态彼此间的吸引力是造成电弧形态合并的根本原因.不同脉冲电流频率下的焊缝显示,双丝脉冲MAG焊接过程中,前丝、后丝脉冲电流同步变化时,焊缝成形较好,但焊接过程声音较大并伴随较大烟尘;前丝、后丝脉冲电流交替变化时,焊缝成形一般,焊接过程声音柔和且产生较少烟尘.     

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。     

纵向磁场作用下MAG焊电弧的动力学分析

设计了一种工程实用性强、磁控稳定性好的纵向磁场发生装置,借助Ansys仿真软件发现电弧空间的磁场含有一定量的呈辐射状分布的径向分量.将该纵向磁场应用于喷射过渡MAG焊,利用高速摄像手段分析了电弧和液流束的运动特征.分析了电极磁场力的存在机理和特点,在此基础上通过分析不同形状电弧的受力情况,确定了电弧空间形态呈螺旋线状.     

新型高速旋转电弧窄间隙MAG焊接

研究开发了一种新型窄间隙MAG焊接系统。在该系统中，焊丝穿过电机的空心轴后从导电嘴的偏心孔进出，电机带动导电杆和偏心导电嘴旋转，从而使焊丝端部的电弧以一定直径高速旋转．以保证窄间隙焊接接头具有足够的侧壁熔深。焊接试验结果表明，这种旋转电弧焊接系统能在不同的旋转速度和旋转直径下稳定可靠地工作。并且明显地改善了窄间隙焊缝侧壁熔透，避免了接头底部指状熔深的出现，同时提高了焊接熔敷效率。     

一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对纵向磁场作用下的电弧难提取焊缝信息的问题,设计一种由3个纵向分布磁感线圈组成的‘山’形分布纵向磁场传感器. 利用COMSOL软件模拟非对称纵向磁场作用电弧形态. 取焊接过程电弧电压分布对应的磁感应强度作为焊缝识别试验的磁感应强度. 用高速摄影仪拍摄非对称纵向磁场作用下的电弧运动轨迹,并与新型传感器设计的电弧运动轨迹进行比较,验证纵向磁场传感器产生非对称纵向磁场的电弧形态变化. 结果表明,非对称纵向磁场能控制电弧进行焊缝识别,并能解决窄间隙焊接过程中的咬边和侧壁不融合. 该方法为磁控焊缝跟踪传感器在窄间隙焊接的应用开辟了新的方向.     

磁控大电流MAG焊的磁头优化及应用研究

从增强工程实用性、磁控效果、冷却效果和气体保护效果等角度出发,设计了两种新型的磁场发生装置,并进行了磁控大电流MAG平板堆焊和角焊缝焊接工艺试验.试验结果表明,采用所设计的磁场发生装置进行焊接时,焊接飞溅很小,焊缝成形良好,明显优于采用空心线圈作为磁控器件的焊接效果.     

磁控旋转电弧管板对焊装置的研制

根据磁控旋转电弧的工作原理,设计了一种新型磁控旋转电弧管板对焊装置。该装置由机械机构和电气控制两部分组成,满足了焊件夹紧、定位、顶锻等功能,提供了对焊所需的电源、磁场及其逻辑控制系统等。其中,顶锻机构采用了电磁和弹簧加压方式代替液压顶锻,简化了设备构成;励磁电源具有恒电流和恒电压外特性,可方便控制磁感应强度,改变电弧旋转速率。实现了焊接过程中引弧、旋弧、顶锻的自动控制,操作简单方便。电弧形态试验表明,通过焊接参数的调节该装置可产生稳定的旋转电弧,焊件端面金属熔化均匀,可以满足对焊工艺的需求。     

外加纵向磁场GTAW焊缝成形机理

以外加间歇交变纵向磁场GTAW（气体保护钨极氩弧焊）为研究对象,通过采用测量相关参数和拍摄电弧的方法,研究了间歇交变纵向磁场GTAW焊接低碳钢、不锈钢和铝合金等材料焊缝成形发生变化的规律和原因。认为在本研究条件下,无论处于溶池下方还是上方的单励磁线圈产生的外加纵向磁场都使GTAW焊接电弧特征、熔池行为和结晶过程发生了变化,从而导致焊缝成形的改变;同时发现当励磁线圈和电弧中心线不同轴心时,外加磁场对焊缝成形的影响较为强烈,其中铁磁性材料所受影响较显著。     

横向旋转磁场对TIG焊焊缝成形的影响

设计了一种横向旋转磁场发生装置,利用载波和高频调幅波分别控制励磁电流(0～15 A)和励磁频率(50～1 000 Hz)的大小.将该磁场应用于TIG焊,利用磁场的旋转带动TIG焊接电弧的旋转,并以奥氏体不锈钢0Cr18Ni12Mo2Ti为研究对象,重点考察了磁场参数对其焊缝成形的影响规律.分析了横向旋转磁场作用下TIG焊电弧瞬时形态的特点,并根据旋转电弧对工件作用区域的变化特征,论述了横向旋转磁场影响焊缝成形的机理.结果表明,合理设置横向旋转磁场的磁参数可简便、有效地控制焊缝成形,能够满足不同场合的焊接要求.     

高速旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形的分析

采用平特性电源,研究了高速旋转电弧窄间隙MAG焊接工艺对焊缝成形的影响规律。结果表明,旋转电弧是通过热量的合理分配来改善焊缝成形,旋转频率对熔化速度的影响很小。提高旋转频率和降低保护气中CO2的含量有利于增加侧壁熔深,改善焊缝成形;但同时也容易造成电弧与侧壁短路,恶化焊缝成形,严重的将出现未熔合。所以在间隙小于10min时旋转频率应小于50Hz。焊接速度的变化不会影响过渡形式,但较低的焊接速度可以得到更大的表面下凹。     

磁控TIG高速焊焊缝成形机理

对磁控TIG焊焊缝成形机理进行了理论分析,外加磁场可以改变液态金属表面张力的差值,进而改变熔池的流动方向.当(δ)σ/(δ)T＞0时,焊缝边缘点附近的液态金属向熔池内部流动,焊缝凝固时容易产生咬边;(δ)σ/(δ)T＜0时,液态金属由熔池中心向边缘流动,咬边倾向性很小.分别比较了外加横向直流磁场、横向交流磁场以及纵向交流磁场时的焊接电弧通过焊缝截面的时间.结果表明,外加磁场时TIG焊电弧阳极斑点的有效直径大于无磁场时的电弧阳极斑点有效直径,这将有助于减小表面张力温度系数,从而有助于解决高速焊接时出现的咬边与驼峰等问题.