坡口预留间隙对高强度钢厚板打底焊缝成形的影响

利用MSC. Marc有限元分析软件对低合金高强度钢厚板打底焊热过程进行数值模拟,从温度场角度分析坡口预留间隙大小对焊缝根部熔合的影响,并通过焊接试验对模拟结果进行验证和补充. 结果表明,在低合金高强度钢要求的焊接热输入下,当预留间隙小于2 mm时,打底焊缝根部出现未熔合或未焊透缺陷;当预留间隙增大到2~4 mm时,打底焊缝根部熔透,焊缝成形良好;当间隙增大到5 mm以上后,热源不足以熔化较多的侧壁母材金属,可能出现未熔合,实际焊接时需要采用大热输入摆动才能熔合良好.     

大厚板双面双TIG电弧打底焊熔池成形特性

采用视觉图像监测法对新开发的双面双TIG电弧错位同步打底焊熔池成形特性进行了研究.结果表明,根部预留间隙是保证打底焊根部熔合的有效措施,可以实现大厚板不清根焊接.脉冲TIG焊是大厚板打底焊的优选方法,峰值期间电弧熔化能力强,坡口根部两侧边缘熔化良好.基值期间熔池迅速凝固,防止了下淌.双TIG电弧错位同步打底焊时,后电弧的加入导致两弧之间工件高温区增加,前电弧熔池拉长.焊缝宏观金相显示母材充分熔化,没有侧壁未熔合,焊缝正表面成形圆滑过渡,没有气孔、裂纹、夹渣、咬边等成形缺陷.     

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.     

T型接头激光-MAG复合热源焊接工艺适应性研究

钢材中厚板T型接头采用MAG焊时,由于MAG焊熔透能力有限,根部打底焊时难以实现良好的单面焊双面成形,成为制约焊接生产的难题。激光-MAG复合热源焊接具有熔深大、焊速高、焊接过程稳定等突出优势,在进行SMA490BW材料T型接头复合焊接时,坡口钝边尺寸在2~4 mm之间变化,组装间隙在0~1.5 mm之间变化,组装点固焊缝高度小于4 mm时,可实现同一焊接工艺参数下良好的单面焊双面成形,接头疲劳性能比MAG焊提高37%,具有较强的工程应用价值。     

铝合金T形接头双侧脉冲MIG单道焊接工艺

采用自适应熔覆量的方法,对15 mm厚的6082铝合金T形接头进行了双侧脉冲熔化极惰性气体保护焊(MIG)单道焊接工艺的研究。在单热源单边焊接条件下,分析预留间隙、焊枪角度、送丝速度及行走速度等参数对焊缝成形的影响,并根据焊缝成形及表面质量,确定最优焊接工艺参数区间。在此基础上,对T形接头进行双侧对称热源和双侧非对称热源焊接。试验结果表明,当预留间隙为0 mm或1 mm、焊枪行走角为15°左右时,焊缝饱满且无咬边现象;当送丝速度为9.5 m/min时,焊缝成形良好并能实现根部完全熔合。     

机器人MAG焊单面焊双面成形技术

介绍了机器人MAG焊打底的焊接系统组成,论述了机器人MAG焊打底焊接工艺,研究了间隙0～2mm范围内打底焊焊缝正反面成形,焊缝正面平滑美观,焊缝背面平滑余高较小,同时研究了此工艺下焊接电流与坡口间隙、钝边的线性关系,焊接热输入及试板倾角变化对背面余高的影响。通过分析可知,控制合适的热输入及试板倾角,可获得背面余高不大于...     

中部槽双面双弧打底焊工艺研究

采用异种钢进行中部槽双面双弧MAG打底焊工艺试验。试验了半机械化和自动化两种焊接方式,采用不同的对接间隙和钝边,并分析了焊接接头的宏观金相、微观组织形貌和力学性能。结果表明,对接间隙为2～3 mm、钝边为0～2 mm,是半自动化和自动化MAG双面双弧打底焊工艺实施的最佳参数,可以获得优良的焊接接头。     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验,重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响,以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数,获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头;试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm,背面焊缝余高为0.17 mm,正面焊缝宽度为14.20 mm,正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验,角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹,试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

6060铝合金搅拌摩擦焊对接间隙研究

为了研究6060铝合金搅拌摩擦焊对接间隙对焊后性能影响,设定不同对接间隙值进行焊接试验,并且焊后进行抗拉性能对比分析,结果表明:随着对接间隙值增大,焊缝抗拉强度下降,当对接间隙小于0.6 mm时,焊缝表面成形良好,焊缝内部无缺陷;当对接间隙超过0.6 mm时,焊缝表面出现大量飞边及沟槽缺陷,焊缝内部产生隧道形缺陷。这为实际生产过程对接间隙的设定提供参考。     

双丝焊接工艺参数对中厚板打底焊缝形貌的影响

针对中厚板双丝打底焊件侧弯性能测试后发现的侧壁熔合深度较小的焊件从熔合线处开裂的问题,研究了双丝打底焊工艺参数(对接间隙、焊接速度、前丝电流、后丝电流)对焊缝形貌和侧壁熔合深度的影响规律和影响大小,结果表明,各工艺参数对侧壁熔合深度的影响由大到小为:对接间隙、后丝电流、焊接速度、前丝电流。探索出侧壁熔合深度良好的工艺参数区间,通过二次回归方程建立了打底焊缝成形良好范围内的工艺参数对侧壁熔合深度的预测模型。     

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫焊接工艺

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫可用于无间隙装配、坡口内定位焊、背面应用陶瓷衬垫+正面大能量输入的双细丝单面埋弧焊焊接,焊缝正反面一次成形.双细丝埋弧焊是利用单电源单送丝机送出两条具有一定距离的并联细丝,在保持大能量输入同时,把焊接电流进行分流,从而降低电弧能量过多集中于中坡口根部的问题.由于细焊丝干伸长度电阻热增加,焊丝熔化速度加快;电极之间电弧辐射热相互作用,能量利用率高,熔滴过渡更细,焊接过程更平稳,焊缝成形更美观;对于板厚12～18 mm,可大幅度提高焊接效率10倍以上,焊接质量稳定,应用前景良好.     

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.     

Numerical simulation of dynamic thermal process during double-sided asymmetrical TIG backing welding of large thick plates

The dynamic thermal process during double-sided asymmetrical TIG backing welding of large thick plates (1000mm × 700 mm × 50 mm)is numerically simulated using MSC.MARC.The effect of arc distance on the thermal cycle in weld zone during double-sided asymmetrical TIG backing welding is investigated.The results show that the workpiece experiencesdouble-peak thermal cycle in double-sided asymmetrical TIG backing welding.On the one hand,the fore arc has the preheating effect on the rear pass,and the pre-heating temperature depends on the distance between the double arcs,the heat input of fore arc,and the initial temperature of workpiece.On the other hand,the rear arc has the post-heating effect on the fore pass.The mutual effects of two heat sources decrease with the increase of arc distance.     

双面激光打底焊根部熔合模拟及组织演变分析

提出了一种双面摆动激光错位同步焊接新工艺,用于厚板大钝边的自熔打底焊接,开展了不同激光间距下打底焊接试验,建立了双面激光打底焊接有限元模型,获取熔池形貌,并与试验焊缝形貌进行对比验证,在此基础上分析了接头粗晶区的焊接热过程及组织演变.结果表明,双面摆动激光错位同步焊接可以实现大钝边打底焊缝的良好熔透成形;与单面激光打底焊接相比,双面激光焊接粗晶区800 ~ 500 ℃的冷却时间(t_8/5)和800 ~ 300 ℃的冷却时间(t_8/3)延长;当激光间距不低于50 mm时,粗晶区发生重新奥氏体化. 单面摆动激光焊接粗晶区的显微组织为板条马氏体,双面摆动激光焊接粗晶区的显微组织为板条马氏体和板条贝氏体,而且随着激光间距的缩短,板条贝氏体含量逐渐增加;双面摆动激光错位同步焊接利于改善接头性能,降低冷裂倾向.     

Adaptive control of back bead in V groove welding without backing plate

Abstract

The formation of stable back beads in the first layer weld during one side multilayer welding is important to achieve high quality welded metal joints. The authors thus employed the switch back welding method for welding V groove joints without using backing plates. Moreover, in the field work, there is misalignment of both metal plates during set-up. The suitability of the welding conditions for each root gap and the misalignment were verified by observation of the arc, molten pool and external appearance of back beads. Welding conditions, namely, welding current, wire feedrate, weaving width, forward/backward stroke of switch back motion and welding speed, were controlled continuously according to root gap variations. Stable back beads were obtained for root gaps between 4.9 and 2.3 mm and misalignments between 0.1 and 2.8 mm.     

刮板输送机中部槽等高子弧增材层的组织和耐磨性

采用双丝GMAW进行了50 mm厚NM450与ZG30SiMn异种钢材的窄间隙焊接。在模拟窄间隙坡口内进行了焊丝角度与焊接模式的探索,发现当焊丝夹角为6°、2个焊机的焊接模式均为恒压时,能够得到成形良好、无宏观缺陷的焊接接头。在进行厚板焊接时,2个电弧能够在侧壁稳定燃烧,并且熔体能够充分流动并润湿侧壁使得焊缝呈凹面形态。由于2根焊丝之间呈一定角度,侧壁未熔合缺陷得到有效抑制,并且在未预热的条件下也未出现宏观裂纹。焊缝组织主要为大量针状铁素体与少量块状铁素体,盖面层存在有较多的块状铁素体,而且块体比较大,而打底层与填充层块状铁素体数量较少,而且块体比较小,这也导致打底层焊缝的显微硬度大于填充层焊缝的显微硬度大于盖面层焊缝的显微硬度。

     

基于Fluent的窄间隙TIG焊枪结构优化设计

针对大型工程项目当中的大口径、大厚壁、深窄间隙坡口的管道对接需求,设计了一款窄间隙TIG(NG-TIG)焊枪,并实现高效率焊接。该枪体为非对称的一体化扁平式结构,在间隙宽度为10 mm、深度15 mm的U形坡口内进行焊接试验,发现在窄间隙焊接过程中出现了焊缝成形不连续、焊缝出现气孔及电弧不稳等问题。为了达到理想的焊接工艺效果,文中通过Fluent软件进行了数值模拟仿真分析,对窄间隙TIG焊枪的保护气输送通道及其出口布局进行了结构优化,并且在与传统TIG焊枪的保护气体流量及运动轨迹等方面进行对比后,发现保护气体在钨极周围均匀向外扩散,且速度与传统TIG焊枪的气体保护状态接近,从而确定了窄间隙TIG焊枪的气体保护结构。结果表明,焊枪在焊接电流为120 A,焊接速度为100 mm/min,气体流量在25 L/min的焊接工艺参数下电弧稳定、无飞溅,焊缝成形美观无缺陷。创新点： (1)通过Fluent软件对传统TIG焊枪的保护气体状态进行了仿真,并作为参照对窄间隙TIG焊枪的送气结构进行了优化设计。(2)窄间隙TIG焊枪既继承了传统TIG的优势,又解决了窄间隙焊接过程中电弧不稳、焊缝出现气孔等常见的问题。(3)通过非填丝和填丝,在坡口内和管壁盖面2种工况下进行了焊接试验,确定了窄间隙TIG焊枪的良好适用性。