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.     

不锈钢/碳钢TIG焊熔池表面流动行为

为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的运动趋势,并以此为依据计算了熔池表面液态金属的流动速度.结果表明,在不锈钢/碳钢的TIG焊过程中,熔池表面的液态金属存在从不锈钢侧流向碳钢侧的流动行为.其中,示踪粒子在304不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为25.3 mm/s,在316L不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为21.6 mm/s.     

异厚度铝合金激光拼焊温度场的测试

利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊时的温度场,分析不同检测位置、激光功率、焊接速度、添加粉末、板材厚度对温度场的影响.测量结果表明,焊缝附近温度梯度非常大.激光功率越高、焊接速度越慢,同一测量点峰值温度越高.添加金属粉末时,材料表面对激光的吸收率增强,同一测量点的峰值温度升高.同一测量点薄板的峰值温度比厚板高,达到峰值温度的时间比厚板短.     

铝合金MIG焊丝伸出长度视觉提取算法及动态过程辨识

建立了一种基于视觉传感的铝合金MIG焊丝伸出长度检测系统,并提出了相应的图像处理算法,通过使用CCD摄像机,实时获取焊接区图像,根据焊丝特征定位其在图像中的纵坐标,然后对图像进行剪切,移位并叠加,使焊丝特征与背景之间的差别得到强化并提取焊丝伸出长度信息,结果表明,该算法快速有效.在以上工作的基础上,设计了阶跃响应试验,对焊丝伸出长度受送丝速度的影响规律进行了辩识,得到了数学模型,为铝合金MIG焊接过程中焊丝伸出长度传感与控制奠定了基础.     

活性剂对镁合金交流A-TIG焊的影响

分别以单质Te,Ti和Si,氧化物SiO2,TiO2和V2O5,卤化物MnCl2,CdCl2和ZnF2作为表面活性剂进行了镁合金交流A-TIG焊,研究了活性剂对焊缝成形和组织的影响规律.Te粉,ZnF2和CdCl2都能明显增加熔深,其中Te粉使熔深达到传统TIG焊的1.6倍,焊缝深宽比达到0.43.Ti粉对焊缝熔深熔宽几乎没有影响.V2O5,SiO2,TiO2,MnCl2和Si粉都使得焊缝熔深熔宽减小.在三种明显增加熔深的活性剂中,Te粉和ZnF2都使得焊缝组织晶粒细化,而CdCl2使得焊缝组织晶粒略有粗化.结果表明,活性剂增加镁合金ATIG焊熔深主要与活性剂粒子和电子复合导致电弧收缩有关.     

双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺

在介绍了双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊(双丝旁路耦合电弧(Double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW))高效焊接工艺原理的基础之上,采用双闭环反馈解耦智能控制系统,进行双丝旁路耦合电弧GMAW高速焊接工艺试验,测量双丝旁路耦合电弧GMAW母材热输入,分析双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺机理,并对双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺方法进行改进,进一步研究混合气体保护下的双丝旁路耦合电弧GMAW及其熔滴过渡行为,且开发出单电源双丝旁路耦合电弧GMAW。研究表明:采用双闭环反馈解耦智能控制系统使双丝旁路耦合电弧GMAW焊接过程稳定性更好、精确度更高且响应速度更快;旁路分流是实现高效焊接的同时降低母材热输入的关键;采用混合气体保护下的双丝旁路耦合电弧GMAW能进一步提高焊接过程稳定性,单电源双丝旁路耦合电弧GMAW能形成良好的焊缝成形,且设备成本低。     

TIG焊熔池表面流动行为的研究

针对钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊熔池表面流动行为,在确定TIG焊熔池表面可采用粒子示踪的方法来进行其表面流动行为示踪的基础上,在以激光为试验背光光源,通过激光在TIG焊熔池表面镜面反射后,使得熔池及示踪粒子清晰成像于成像屏上。在此基础上,开展对304不锈钢和Q235普通碳钢的熔池表面流动行为的试验研究,对所获得这两种材料的TIG焊熔池试验数据进行处理与对比分析,探究熔池表面流动规律。研究结果表明:在TIG焊过程中,其焊接熔池存在两种运动模式,在304不锈钢焊接过程中熔池表面的液态金属由边缘向熔池中心流动;在Q235碳钢焊接过程中熔池表面的液态金属不定向、不规则地由熔池中心向熔池边缘流动,并测量304不锈钢TIG焊过程中熔池表面的液态金属流动速率为12 mm/s左右,Q235碳钢的熔池表面的流动速率为15 mm/s左右。     

GTA焊枪套筒直径对保护效果影响的数值分析

GTA（Gas Tungsten Arc）焊接时保护气流流场的数值分析对于焊枪的设计提供了新的思路。针对不同直径的套筒建立了三维稳态的对称模型,研究了套筒的保护气体的流体流动,计算了速度场的分布情况,控制方程的求解采用以SAMPLE算法为基础编写的通用热流计算软件——PHOENICS。通过计算得到不同直径套筒下的流体速度轮廓、速度矢量和保护气在试板表面速度分布的分析,得出了套筒直径设计最佳取值范围并和通常的实践结果吻合良好。     

基于ITAE的铝合金MIG焊熔宽控制仿真

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究控制系统在随机干扰信号作用下单位阶跃响应的鲁棒性,与增量式PID控制器和鲁棒极点配置控制器的控制效果进行了对比分析。结果表明,基于ITAE准则的自整定优化PID控制器在能够满足控制精度要求的同时,也具有较快的响应速度,较好的稳定性和鲁棒性,为更好地实现铝合金MIG焊熔宽实时控制提供了理论基础。     

基于神经网络的低合金铜接头性能测试

针对建立材料组织和相变物理模型估计不同焊接规范下接头力学性能的困难性,利用神经网络的非线性映射和建模能力,提出神经网络低碳合金钢焊接接头性能预测方法.首先在焊接热模拟试验机上获得了5种低合金钢不同焊接热循环条件下的接头力学性能数据,用于神经网络模型的训练和检验随后建立了BP神经网络预测模型,利用均匀设计法优化了神经网络参数.试验表明:该模型可根据钢材成分和焊接规范对焊接接头力学性能进行较为准确的估算,为焊接接头力学性能预测提供了一种有效的手段.