磁控TIG高速焊的研究现状

磁控焊接技术是近些年来逐渐发展起来的一种新型的焊接技术,为解决在TIG高速焊过程中,电弧后拖产生咬边、驼峰焊道、未焊透等焊缝成形缺陷,采用外加磁场的方法,通过改变焊接工艺参数与外加磁场的参数影响,如激磁电流、激磁电流频率、磁感应强度等磁控参数,改变电弧形态和运动特性,从而抑制咬边,改善焊缝成形缺陷。文中通过磁控技术对TIG高速焊的电弧形态及焊缝缺陷的解决进行了探讨。     

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.     

薄板自动TIG焊的电弧磁控

本文通过对TIG焊的电弧磁控试验,初步探讨了磁控电弧区的磁场分布、磁控电弧运动轨迹的合理选择及磁控电弧的工艺适应性、认为应用磁控TIG焊焊接不锈钢、低碳钢等金属薄板是值得推广的焊接方法。     

不锈钢带极电渣堆焊磁控制技术

利用外加磁场可以达到克服带极电渣堆焊时产生的咬边和成形不良的目的.在进行线圈式外加磁场和固定铁芯式自感磁场的两种形式的磁控装置研制及试验基础上,提出了合理的磁控装置结构及主要工艺参数;阐述了磁极位置、焊接材料、焊接规范对磁控效果的影响.     

磁控电弧焊接工艺在非熔化极气体保护焊中的应用

针对非熔化极气体保护焊,介绍了作用于焊接过程中的平行磁场、横向磁场、纵向磁场、双尖角磁场和旋转磁场的特点及磁场发生装置的组成,分析了磁偏弧工艺、磁摆弧工艺、均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、非均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、旋转磁场作用下的磁旋弧工艺、磁再压缩技术等国内外典型的磁控电弧焊接工艺的基本原理、应用范围及存在的问题.并对焊接电弧外形的变化和运行机制,焊接电弧外加磁场强度的变化关系进行了研究.     

埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中的横向磁场ANSYS模拟

针对埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中磁控电弧传感器产生的外加横向磁场,文中采用有限元分析方法建立了由磁控电弧传感器产生的横向磁场计算模型.应用ANSYS软件对横向磁场进行了模拟;对该横向磁场的纵截面分布、磁流密度矢量的分布规律进行了仿真;并对模拟结果的偏差进行了分析.实际测试结果说明了磁感应强度模拟值与实测值的一致性.针对励磁电流对焊接电弧运动状态的影响进行了实际焊接试验.结果表明,焊接电弧随励磁电流的增大而摆动,且励磁电流越大电弧摆动幅度也越大.     

外加横向磁场在焊接中的应用及发展

焊接过程中对焊接电弧施加磁场可以改变电弧运动形态,同样能对熔池金属流动和结晶过程进行控制,这种技术有很广阔的应用和发展空间。对焊接过程中的横向磁场和横向旋转磁场进行了介绍和总结,叙述了它们对焊缝组织的影响。并对横向磁控技术在工业上应用和发展趋势进行了展望和预测。     

一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对目前机械式电弧传感器普遍存在的易磨损、噪声大且稳定性差等问题,提出了将磁场控制电弧的技术应用于焊缝跟踪;设计了磁控电弧传感器,对其基本原理进行了详细阐述,并依据电磁场理论和磁控电弧规律分析了相关影响参数.对通过霍尔传感器获取的焊接电流信号采用了巴特沃思滤波器硬件滤波和小波分析的电流信号软件处理相结合的信号处理方法,对磁控摆动电弧、未加磁场电弧和机械旋转电弧三种情况下的实测电流信号进行了分析比较,应用有效区间双重去极值积分比较法提取实际焊缝坡口的偏差信息.结果表明,磁控电弧传感器用于焊缝跟踪正确可行,跟踪效果好,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

短路过渡CO2焊研究现状及展望

短路过渡CO2焊在工业生产中应用广泛,但其存在飞溅大、成形差等固有缺点。本文从波形控制技术、焊接材料、保护气体及磁控CO2焊接技术等几方面详细论述了国内外最新的降低飞溅、改善成形的方法。对各种波形控制方法的优缺点进行了比较分析,阐述了REM和活化元素K,Na,Ba,Ti及混合保护气体对电弧形态的影响机理,介绍了磁控焊接技术在CO2焊中的应用现状,并对短路过渡CO2焊的发展趋势进行了展望。     

磁场控制技术在带极堆焊中的应用

带极堆焊中，为提高生产效率多采用宽带极、大电流，因而容易引起焊道成形不良。结合国内外对焊接过程中磁控技术的研究，探讨了焊接电流感应磁场对带极堆焊的不良影响及磁场控制技术在带极堆焊中的应用。实验表明，通过施加外磁场改变熔池金属流向，可有效抑制事极堆焊中的咬边等焊道成形不良问题的产生。     

磁控Plasma-FCAW水下复合焊工艺焊缝成形分析

磁控等离子-药芯焊丝电弧复合焊（plasma-flux cored arc welding,Plasma-FCAW）作为一种新型水下高效焊接方法被提出,通过特殊焊炬结构设计实现了两种独立焊接工艺的优势互补. 针对复合焊接工艺中由于电源极性不同引起的电弧排斥问题,设计了外部磁场用于调控两个电弧间的耦合程度,并研究了主要工艺参数对Q355B钢水下焊缝成形及其截面几何特征的影响. 结果表明,施加的外部磁场能够有效改善复合焊接过程及焊缝成形的稳定性;药芯焊丝电弧焊（flux cored arc welding,FCAW）电压对水下复合焊接过程稳定性具有显著影响;等离子电流和FCAW电弧电压对焊缝熔深影响较大且等离子电流与熔深间呈近似线性关系;相比于水下FCAW工艺,复合焊工艺焊接熔深提升超过40%,具有更高的焊接效率和焊接稳定性.     

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.     

外加纵向磁场对Co基堆焊合金力学性能的作用

对低碳钢表面进行钴基等离子弧堆焊时外加纵向磁场,系统地研究了磁场强度H和焊接电流I对堆焊层硬度和耐磨性的影响,发现当磁场强度H和焊接规范相匹配时,堆焊层组织才能获得最佳的细化效果,并对此进行了系统的理论研究分析.结果表明:引入适当的外加磁场不仅可以细化堆焊层金属组织的晶粒,而且由磁场产生的电磁搅拌能够提高堆焊层金属的硬度,使堆焊层的耐磨性也显著增强,从而提高堆焊层金属的综合力学性能.     

Study on the application for electromagnetic controlled molten pool welding process in overhead and flat position welding

Abstract

In fusion welding, gravity makes a molten metal flow downward and it sometimes causes an irregular shaped weld bead and weld defects such as an undercut. To solve this problem, the authors propose a new electromagnetic controlled molten pool welding process method which controls the molten metal flow by using upward electromagnetic forces, and the applicability of this method to industry is examined. In flat position welding with excessive heat input, the molten metal tends to sag down and an undercut defect is likely to occur. It is found that the upward electromagnetic force given by adjusting the conditions of magnetic field can lift the molten metal up, resulting in the remarkably improved shape of a penetration bead. It is further found that, even in overhead position welding, a well shaped penetration bead without undercuts is obtained by adjusting the welding touch angle as well as magnetic field conditions.     

外加磁场对钴基堆焊合金耐磨性能的影响

对低碳钢表面进行钴基等离子弧堆焊时外加纵向磁场,发现当磁场强度和焊接工艺参数相匹配时,焊缝组织才能获得最佳的细化效果,并着重分析了磁场强度和焊接电流对钴基合金堆焊层硬度和耐磨性的影响.结果表明,引入适当的外加磁场不仅可以细化堆焊层金属组织的晶粒,而且能够改善堆焊层金属的硬度和耐磨性,从而提高堆焊层金属的综合力学性能.     

非磁性合金激光焊旋转磁场搅拌机理

详细地研究了激光焊非磁性材料时,熔池液态金属的电磁搅拌机理;探讨了旋转磁场对激光焊接Al-12Si合金显微组织的影响.结果表明,尽管激光束既无磁性又非导体,Al-12Si合金为非磁性材料,但旋转磁场能改变液态Al-12Si合金的运动状态,产生磁搅拌作用,细化晶粒、消除焊接缺陷.对于激光焊,旋转磁场切割焊接熔池中的液态金属,液态金属中产生感生电流,带电的液态金属受到电磁力的作用使熔池中液态金属产生旋转运动.磁场的旋转速率越高,液态金属受到的电磁搅拌作用力越强.     

Co基堆焊合金力学性能的磁场控制

将直流纵向磁场引入等离子弧钴基合金堆焊过程中,研究了磁场强度和焊接电流对堆焊层硬度和耐磨性的影响,并对磁场作用机理进行理论研究分析。结果表明:磁场强度应和焊接电流配合使用;适当的外加磁场不仅可以细化堆焊层金属组织的晶粒,而且由磁场产生的电磁搅拌能够提高堆焊层金属的硬度,使堆焊层的耐磨性也显著增强,从而提高堆焊层金属的综合力学性能。     

抑制高速GMAW驼峰焊道的外加磁场数值分析

当熔化极气体保护焊的焊接速度高于一定临界值时,会出现驼峰焊道成形缺陷.为防止驼峰焊道的出现,通过外加磁场与熔池中的焊接电流相互作用,产生指向熔池前方的电磁力,抑制熔池中后向液体流的动量从而抑制驼峰的产生.通过建立焊前工件上外加磁场的三维模型,计算了工件上的外加电磁场分布.提出热-磁耦合分析方法,实现焊接过程中熔池内外加电磁场的数值计算.结果表明,高速焊过程中,外加磁场主要以横向磁场分布在熔池区;焊丝与磁极间的距离会显著改变熔池内外加横向磁场的分布.     

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.     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.