高频交变磁场对大电流GMAW熔滴过渡和飞溅率的影响

在熔化极气体保护焊过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和焊丝伸出长度是提高焊接熔敷率的直接途径.但当熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,飞溅增大,焊缝成形变差.施加不同频率的纵向交变磁场,对焊缝成形进行控制.采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧形态和熔滴过渡,研究不同频率的磁场对熔滴过渡和焊接飞溅率的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式不同,产生飞溅的机理不同;外加频率为1 000 Hz纵向交变磁场时,电弧的旋转半径减小,电弧的挺度增大,旋转射流过渡时电弧更稳定,焊接飞溅率降低,焊缝成形改善.     

磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺分析

在设计一种工程实用性强、小型化的纵向磁场发生装置的基础上,将纵向磁场引入到98％Ar＋2％O2保护的射流过渡MAG焊中,提出了一种稳定、可控、有规律的磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺,并详细研究了励磁电流（磁场强度）对电弧形态及运动行为、焊丝熔化特性、熔滴过渡机制和焊缝成形的影响规律,同时指出了该工艺的不足之处一纵向磁场在抑制指状熔深的同时却形成了偏心焊缝。结果表明,外加纵向磁场后,MAG焊电弧、液锥和液流束都偏离焊丝轴线并高速旋转,熔滴过渡虽然偏离了焊丝轴线,但仍在电弧烁亮区内部进行;随着励磁电流的增大,电弧旋转角速度增加,可见弧长缩短,熔滴过渡速度加快,焊接电流减小,焊丝熔化系数提高。     

单丝高熔敷率MAG焊接工艺的研究

从提高焊接电流和电孤热熔化焊丝等效电压的角度出发,提出了两种新型的单丝高熔敷率MAG焊接工艺-细丝大电流MAG焊和直流正接MAG焊,并借助高速摄像手段分析了这两种焊接工艺的电孤行为、熔滴过渡机制以及焊缝成形特点.试验结果表明,通过选择合适的保护气体体φ(Ar)98%+φ(O2)2%使得电弧烁亮区包覆了大部分液锥和全部的液流束且熔滴过渡基本在电弧烁亮区内部进行,可获得稳定的细丝大电流MAG焊;同样选择φ(Ar)98%+φ(O2)2%的保护气,能够获得电弧较为稳定、焊接飞溅较小、焊缝成形良好的直流正接MAG焊.     

外加磁场对MIG焊熔滴过渡形式和焊缝组织性能的影响

利用Phtron512×512高速摄像机拍摄MIG焊熔滴过渡的方法,研究了纵向磁场脉冲MIG焊接铝合金熔滴过渡形式变化的规律和原因.熔滴过渡不仅与焊接电流、电弧电压有关,而且外加纵向磁场的电流和磁场频率也显著影响熔滴过渡方式.在焊接电流大于临界电流值时,通过改变外加磁场的电流和频率可以获得喷射过渡和旋转过渡.激磁电流和磁场频率需要恰当匹配,而且还必须与焊接参数相适应,才能保证获得稳定的熔滴过渡形式和最佳的晶粒细化效果.试验结果表明,焊缝金属的抗拉强度、断后伸长率及焊接接头的冲击吸收能量得到显著提高,改善了焊缝的接头强度和塑性.     

外加磁场作用下焊接方法的研究进展

当前工业生产对焊接技术提出更高的要求,传统焊接方法的优化改进受到广泛关注。外加磁场作用于电弧等离子体会导致电弧行为发生显著改变,从而影响熔滴过渡和熔池形成过程,最终影响焊缝成形和接头质量。阐述外加磁场作用下焊接行为的研究进展,包括外加磁场对电弧形态和参数分布、熔滴过渡过程、熔池的形成和焊缝成形的作用规律。与传统焊接相比,外加磁场下熔滴过渡频率增加,焊缝组织晶粒更加细小均匀,接头的力学性能得到提升。     

外加电磁场辅助焊接技术的研究现状

外加电磁场辅助焊接是近年来新兴的技术手段,以非接触的方式作用于焊接过程,可以通过电磁力影响熔池流动、电弧形态及熔滴过渡行为等方式提高焊缝性能及生产效率、改善焊缝成形及组织结晶。分析总结了国内外学者利用不同类型外加电磁场对熔池流场、焊接电弧和熔滴过渡的影响,其中主要包括外加横向磁场、外加纵向磁场、外加尖角磁场等;但是由于外加电磁作用下电弧熔积成形的物理过程极其复杂,焊接过程中热、力和电磁等物理场作用机理尚未分析透彻,深入的理论和数值研究成为迫切需要。     

外加纵向磁场对直流正接MAG焊的研究

介绍了在纵向磁场作用下直流正接MAG焊的熔滴过渡过程,分析了磁场参数对焊接电弧、熔滴过渡、焊丝熔化特性和焊缝成形的影响规律,进而确定磁控技术在直流正接MAG焊中应用的可行性。利用纵向磁场对电弧烁亮球运动特点的控制和约束作用,降低了由于电弧烁亮球活动范围过大而引起的焊接飞溅。     

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。     

中国焊接制造领域学科发展研究

熔滴过渡的稳定性对大电流熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接质量至关重要．采用高速摄像系统、电信号采集系统对大电流MAG不稳定熔滴过渡过程、电弧形态及电信号进行研究,揭示不稳定熔滴过渡的形成机理,分析了影响大电流MAG不稳定熔滴过渡临界电流值的因素．结果表明,大电流MAG焊熔滴过渡为摆动过渡和混合过渡的不稳定过渡模式,液锥受强电磁力是失稳偏离焊丝轴向的直接原因,电弧旋转/摆动频率随熔滴过渡模式和电弧形态不同而不同．焊丝伸出长度为影响不稳定熔滴过渡临界电流值的主要因素,且在试验参数内随着焊丝伸出长度的增大临界电流值显著减小．

     

大电流MAG焊不稳定熔滴过渡形成机理及影响因素分析

熔滴过渡的稳定性对大电流熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接质量至关重要．采用高速摄像系统、电信号采集系统对大电流MAG不稳定熔滴过渡过程、电弧形态及电信号进行研究,揭示不稳定熔滴过渡的形成机理,分析了影响大电流MAG不稳定熔滴过渡临界电流值的因素．结果表明,大电流MAG焊熔滴过渡为摆动过渡和混合过渡的不稳定过渡模式,液锥受强电磁力是失稳偏离焊丝轴向的直接原因,电弧旋转/摆动频率随熔滴过渡模式和电弧形态不同而不同．焊丝伸出长度为影响不稳定熔滴过渡临界电流值的主要因素,且在试验参数内随着焊丝伸出长度的增大临界电流值显著减小．     

窄坡口MAG焊摆动宽度对电弧行为特性的影响

以窄坡口焊枪摆动数学模型和焊丝熔化模型为基础,建立窄坡口MAG焊枪摆动系统的电弧长度数学模型。进行射流过渡和短路过渡条件下不同焊枪摆动宽度的焊接试验。通过高速摄像系统得到电弧和熔滴图像,分析焊枪摆动宽度对电弧和熔滴过渡的影响。利用建立的数学模型模拟电流、电压和弧长随时间变化的规律,对焊枪摆动宽度为3 mm时的短路过渡焊接试验中的电弧和熔滴现象进行理论解释。研究发现,在侧间距(焊丝到侧壁的距离)为0~0.5 mm时,电弧燃烧稳定,熔滴过渡平稳,焊缝质量良好。     

低频相位对双丝双脉冲GMAW熔滴过渡和焊缝成形的影响

为了提高双丝双脉冲熔化极气体保护焊(gas metal arc welding, GMAW)的焊缝成形质量,探究低频相位对熔滴过渡和焊缝成形的影响,在高频同步的前提下分别对低频同步和交替模式进行了试验. 通过高速摄影拍摄了低频同步和交替模式的熔滴过渡过程,再结合焊接过程中电流变化,分析了熔滴过渡对熔池的影响机制. 结果表明,交替模式可以减少熔滴的碰撞融合,进而减少大体积熔滴对熔池的冲击,减少了飞溅. 交替模式比同步模式的焊缝平整性更好,余高方差更小,鱼鳞纹规则,焊缝成形美观.     

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．     

带状电极MAG焊工艺熔滴过渡分析

采用氙灯背光高速摄像系统对带状电极MAG焊的熔滴过渡进行了研究.试验发现,随焊接工艺参数的增大,钢带端部熔化变得均匀,由多个熔滴并存转变为只产生一个熔滴.熔滴在长大过程中沿钢带端部移动,过渡位置不定.随焊接参数由小到大变化,熔滴依次呈现短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、射流过渡和旋转射流过渡等形式.结果表明,射滴过渡是带状电极MAG焊熔滴过渡的主要方式;电流、电压波形与熔滴过渡形式之间有很好的对应关系;由于其特殊的电极形状和熔滴过渡特点,带状电极MAG焊适合大电流高速焊,可以提高焊接效率.     

磁控焊接技术的研究现状

介绍了磁控焊接技术的基本原理及装置,并从其对电弧形态、熔滴过渡形式、熔池内液态金属温度场及流动状态等的影响进行了阐述。与普通的焊接技术相比,磁控焊接技术将磁场产生的磁场力引入到焊接过程中并对其进行干涉,通过调节磁场的方向和大小能够改善焊缝成形、改变接头组织及提高力学性能等。因此开展磁控焊接技术的研究具有很高的工程实用价值。     

脉冲TCGMAW电流占空比对熔滴过渡和焊缝成形的影响

基于建立的熔滴过渡高速摄像分析系统,对高速脉冲TCGMAW在脉冲电流占空比变化下的熔滴过渡过程进行观察分析,并就脉冲电流占空比变化对熔滴过渡和焊缝成形质量的影响进行了研究。试验结果表明,在所用焊接规范下,当脉冲电流占空比较小时,焊丝熔化速度不能与送丝速度匹配,熔滴过渡方式表现为短路过渡形式,焊缝成形较差,甚至出现断弧、焊不起来的情况;随着脉冲电流占空比的提高,焊丝熔化能量加大,熔滴过渡方式逐渐过渡到射滴过渡和射流过渡,电弧电压的波动范围变小,焊缝成形良好。     

High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate

A TIG–MAG hybrid arc welding process was proposed to achieve high speed welding. The influences of hybrid arc welding parameters on welding speed and weld appearance were studied through orthogonal experiment and the microstructures and mechanical properties of weld were tested and compared with that of the conventional MAG weld. The TIG–MAG hybrid arc welding speed could reach up to 3.5 m/min for bead-on-plate welding of 2.5 mm thick mild steel plate under the condition of high quality of weld appearance and 4.5 m/min for butt welding of 2 mm thick mild steel plate, respectively. The mechanical properties of hybrid arc weld were not lower than that of the conventional MAG weld. The assistant TIG arc could effectively stabilize the MAG welding current and MAG arc voltage in high speed TIG–MAG hybrid arc welding process. The stable hybridization obtained by balance between TIG and MAG welding current and proper wire-electrode distance was a key factor to stabilize the welding process.     

脉冲等离子- MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。