窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法，并阐述了其原理，研究与分析了参数对焊缝成形的影响. 针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷，提出了在三丝间接电弧后，放置钨极电弧的方法. 结果表明，窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合，并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小，侧壁熔深增加. 在没有后置钨极电弧的情况下，焊缝表面成形呈凸起状，后置钨极之后表面成形改善为凹状. 在窄间隙焊接中，凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时，焊根部母材熔合和焊道层间熔合.     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间.焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战.文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电...     

窄间隙TIG横焊侧壁熔合行为

开展了不同焊接工艺参数对窄间隙坡口上下侧壁熔合行为研究。结果表明,钨极位置对下侧壁的熔深影响比较显著,钨极位置在-1.5mm到-2.5mm时,焊缝成形比较稳定。其次是焊接电流对于下侧壁熔深影响较大,基值电流在150~250A时下侧壁熔合良好。送丝速度和脉冲频率对于焊缝表面弯曲程度和夹角α影响较大,送丝速度增加至3000mm/min之后,夹角α接近直角;脉冲频率大于10Hz,焊缝表面弯曲程度变得很小,夹角α接近直角,以上两种情况严重影响下侧壁熔合。钨极位置和电弧电压对上侧壁熔合行为影响比较显著,钨极位置为1。5mm时,上侧壁开始出现咬边现象。送丝速度增加至3000mm/min时,焊缝与上侧壁的夹角开始变小。     

焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊稳定性和焊缝成形的影响

三丝间接电弧焊是一种新型高效焊接方法,为研究焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊的影响,使用焊接分析仪及高速成像设备对焊接过程中的电弧、熔滴和电流电压情况进行采集. 结果表明,当主丝与边丝伸出长度不相等时,难以获得稳定的焊接过程. 当主丝与边丝伸出长度相等时,随着焊丝伸出长度的增加,电弧的集中性变差,电流、电压波动程度增大,同时熔滴尺寸增大,主丝与边丝熔滴之间的夹角增大. 当主丝与边丝伸出长度均为10 mm时焊接过程最稳定、焊缝成形最好.     

Tri-arc双丝电弧焊堆焊工艺研究

采用三电弧双丝电弧焊,利用耐磨堆焊Fe-Cr-C-B系药芯焊丝作双丝,在Q235钢表面制备不同焊接工艺参数堆焊层,分析堆焊层熔合比、组织结构及耐磨性。结果表明:三电弧双丝药芯电弧焊堆焊可在较大范围调整焊接参数,获得较小的焊缝熔深、较低稀释率和较高的熔敷效率,耐磨性优异;当三电弧电流为150 A、电压30 V、焊丝伸出长度15 mm、送丝速度6 m/min、脉冲频率70 Hz时,堆焊层熔合比为0.07,堆焊层HRC为65,磨损量最小,耐磨性优良。     

送丝速度对三丝间接电弧焊稳定性及焊缝成形的影响

三丝间接电弧焊是一种新型的间接电弧焊方法,由2个焊接电源和3根焊丝组成,工件不连接电源,电弧建立在焊丝之间。3根熔化极焊丝对于建立稳定的焊接过程提出巨大挑战,确定稳定的焊接工艺参数区间十分必要。文中主要分析了送丝速度对电弧稳定性以及焊缝成形的影响,确定了稳定的焊接参数区间。研究表明,焊丝的送丝速度与熔化速度相匹配时可建立稳定的间接电弧;在稳定送丝速度区间,送丝速度的变化对焊接工艺参数波动影响较小,随着送丝速度的提高,电弧摆动范围减小,焊缝熔深增加。     

新型摆动电弧窄间隙GMAW焊缝成形研究

研究开发了一种新型摆动电弧窄间隙GMAW焊接系统,该系统通过控制电弧在窄间隙坡口内横向摆动从而增强对侧壁金属的直接热输入,改善侧壁熔合.结合试验,探讨了电弧摆动、热输入以及焊接速度对焊缝成形的影响,结果表明,采取合适的焊接工艺可以得到表面下凹、侧壁熔合良好的焊缝,同时提高了焊接效率.     

面向9%Ni钢大型储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备

提出一种面向9%钢大型LNG储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备,旨在解决LNG储罐立缝位置的焊接难题。采用窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,通过电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,有效解决了侧壁熔合问题。为配合该工艺,设计了新型窄间隙TIG旋转电弧焊枪,具备无线回转导电、自动送丝和双路气保护功能。同时,提出了一套适用于LNG储罐立缝位置的自动焊接设备,包括真空吸附的挂壁小车和焊接小车。在实验室搭建了全套试验装备,包括焊接小车、全自动送丝机、焊接电源等,控制焊枪立缝位置的焊接行走,防止9%Ni钢磁化,同时保证焊接过程的稳定。对24 mm厚9%Ni钢进行单层单道的焊接试验和窄间隙坡口对接试验,验证了新工艺能够解决厚板窄间隙焊接中侧壁熔合的问题,并且由于电弧循环旋转,对熔池具有搅拌作用,焊缝表面成形平滑美观。该研究为LNG储罐立缝的自动高效焊接提供了技术和装备支持。     

多股绞合焊丝研究与应用进展

详细介绍了多股绞合焊丝的结构特性及作为熔化极焊接材料的电弧特性，综合论述了其在多种焊接方法中的研究进展和焊接应用现状，并对今后的发展进行了展望。从目前的研究结果来看，多股绞合焊丝的研究主要集中在大直径碳钢和不锈钢；多股绞合焊丝作为熔化极焊接材料具有电弧耦合、旋转电弧和搅动熔池等特点有助于提高焊接接头综合性能，可以有效的解决传统焊丝难以解决的大直径焊丝热输入大、焊缝组织不均匀、焊缝气孔率大、侧壁熔合不良和熔敷速度低等问题。多股绞合焊丝因生产成本高、缺乏相关标准和配套焊接电源与焊接辅助设备等问题，其推广与应用受到了限制。因此，文中为多股绞合焊丝以后的发展提出一些建议。     

NM450/ZG30SiMn构件双丝窄间隙GMAW焊缝成形及组织与性能

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。     

Study on weld formation in a novel rotating arc horizontal GMAW

A novel rotating arc horizontal welding process was developed for solving the sagging of the molten pool which bottlenecks the application and the development of the horizontal welding. The principle of the effect of the rotating arc on the molten pool is that the rotating arc process not only can reduce the welding heat input by prolonging the welding path in the same welding distance caused by the arc rotation, but also disperse the arc force to affect the sidewall periodically to support the molten metal near the upper sidewall. The effects of the rotating speed and arc voltage on the weld formation were studied.The results indicate that there is an appropriate range of the rotating speed and the arc voltage to obtain the defect free horizontal welding.     

磁控电弧传感器对埋弧焊熔宽的影响

以磁控电弧传感器模型为基础,建立了磁控电弧传感器焊缝跟踪系统的细丝埋弧焊熔宽数学模型.利用该数学模型研究横向交变磁场下焊缝熔宽的变化规律,选取模型中的主要参数进行焊接试验,得到励磁频率和励磁电流对焊缝熔宽影响规律曲线,并将仿真模拟结果与实际焊接试验结果进行比较分析.结果表明,熔宽随励磁电流的增大而增大,随励磁频率的增大而减小;模拟结果和实际焊接试验结果基本吻合,从而验证了所建模型的正确性,为磁控传感器和细丝埋弧焊焊缝跟踪系统的设计和开发提供必要的理论指导.     

A study on consumable aided tungsten indirect arc welding

A consumable aided tungsten indirect arc welding method has been studied. This method is different from the traditional TIG welding because it introduces an MIG welding torch into the traditional TIG welding system. An indirect arc is generated between the consumable electrode of the MIG welding torch and the tungsten electrode of the TIG welding torch, but not generated between the tungsten electrode of the welding torch and the base metal. Welding current flows from the consumable electrode to the tungsten electrode in the free-burning indirect arc. The consumable aided tungsten indirect arc welding not only rapidly melts the welding wire but also effectively restrains the excessive fusion of the base metal. The welding experiment and the theoretical analysis confirm that this method can obtain a high deposition rate and a low dilution ratio during the welding process.     

旋转电弧双丝串列焊焊缝跟踪

从时域波形、统计特征、自相关特性以及互相关特性等方面分析了旋转电弧双丝串列焊焊接电流的变化规律.结果声明,当空载电流增大时,前置焊丝上的焊接电流成正弦波动,并具有明显的自相关特性,表明空载电流的增大有助于提高电弧传感的灵敏度,但同时前后焊丝上的焊接电流互相关系数变大,说明二者相互影响增加.当空载电压增大时,电弧的挺度增加,前置焊丝上的焊接电流正弦波动变小,电弧传感的灵敏度变差.设计了软阈值小波滤波算法和分段参数自调整模糊控制算法,实现了双丝串列焊水平弯曲角焊缝跟踪,焊接速度达到90 cm/min.     

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.     

耦合电弧钨极TIG焊电弧压力的测量与分析

开发了一种耦合电弧钨极,可显著降低电弧压力,消除咬边和驼峰焊道等缺陷,实现较高速度的TIG焊接.针对这种钨极进行了TIG电弧压力测量,研究了主要工艺参数对电弧压力分布的影响规律.结果表明,与传统TIG电弧相比,在相同参数下耦合电弧钨极TIG电弧压力峰值明显降低,并且随着弧长的增加、钨极伸出长度的增加、焊接电流的减小、电极槽宽的增大以及钨极直径的增大,耦合电弧钨极TIG焊的电弧压力峰值减小.对电弧压力的影响由大到小依次为焊接电流、钨极伸出长度、弧长和钨极直径、电极槽宽.     

耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺

将耦合电弧钨极和GPCA焊方法结合,形成了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊方法,该方法可实现深熔深高速度焊接.对比分析了在较高焊接速度时常规TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和截面形貌,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可避免咬边和驼峰焊道的产生,并且焊缝熔深有所增加.耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验表明,焊缝熔深和熔宽随焊接速度的减小和外喷嘴位置的升高而增大,随着弧长和外层氧气流量的增加先增加后略有减小;随着焊接速度的减小,弧长和外层氧气流量的增大,焊缝咬边减轻,外喷嘴相对高度变化时焊缝均未出现咬边.     

旁路耦合微束等离子弧热特性及焊缝成形特点

针对传统微束等离子弧焊中焊丝熔敷率与焊接电流不能解耦的局限,提出旁路耦合微束等离子弧焊方法.通过给外填焊丝添加一电流,使焊丝与焊枪钨极间产生一个旁路电弧,实现熔化母材热量与熔化焊丝热量的解耦,确保熔化母材电流稳定的同时提高填充焊丝的熔化速度.对旁路耦合微束等离子弧焊的熔敷率、母材热输入及焊缝成形质量进行试验研究.结果表明,该方法既保持了传统微束等离子弧焊的优点,又在提高焊丝熔敷率的同时降低母材的热输入;并在其它焊接参数保持不变时,随旁路电流的增加,焊缝的熔宽、熔深和稀释率减小,余高和成形系数增大.