从2005德国埃森焊接展览会看弧焊工艺与设备的发展动态

第十六届国际焊接与切割展览会于9月17日在德国埃森市圆满落下帷幕。本届大会以“感受鲜活的技术”为主题，展示了世界范围焊接技术最新成就，置身展场犹如享受一场饕餮大餐。如今大会已曲终人散，但带给人的震撼似余音绕梁，空谷回声。本届大会以8％的增幅再创大会历史新高，中国焊接企业参展代表团和参观代表团却皆以近10倍的增长亮相于展场，使展场涌动着一股强劲的中国潮，让世界瞩目。本刊有幸邀请到一些亲临展场的弄潮儿，让他们通过笔端与你分享那一份畅游后的欢愉和遐思，共同去感悟行业未来，探讨发展良策。[编者按]     

A novel arc welding inverter with unit power factor based on DSP control

A novel inverter power source is developed characterized with constant output current and unit power factor input. Digital signal processor （ DSP ） is used to realize power factor correction and control of back-stage inverter bridge of the arc welding inverter. The fore-stage adopts double closed loop proportion and integration （PI） rectifier technique and the back- stage adopts digital pulse width modulation （ PWM） technique. Simulated waves can be obtained in Matlab/Simulink and validated by experiments. Experiments of the prototype showed that the total harmonic distortion （THD） can be controlled within 10% and the power factor is approximate to 1.     

弧焊逆变电源的输入性能分析与滤波电路参数优化

传统的逆变焊接电源对电网来说，本质上是一个带大电容的整流角载，其输入电流是一种尖角波，含有丰富的谐波分量。弧焊逆变电源的功率因数是畸变因子和位移因子的乘积，畸变因子表征了谐波畸变对功率因数的影响。为提高逆变电源的功率因数，必须采用谐波抑制技术降低输入电流的谐波畸变步。在弧焊逆变电源中采用LDC滤波电路，可以降低直流线上的电压纹波。通过优化参数设置，可以使弧焊逆变电源的功率因数提高到95%，电流谐波畸变率低到30%     

变极性TIG焊接电源的研制

变极性TIG焊接电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接设备，其焊接电流频率、正负半波电流时间和幅值都可以分别独立调节。主电路结构采用2级逆变，前级为全桥逆变式结构，后级为半桥逆变式结构。该电源可实现变极性方波交流、直流、脉冲电流等多处输出。在DCEN向DCEP过渡时采用叠加电流脉冲进行稳弧，小电流时焊接电弧也十分稳定。调节正负半波的幅值、频率及占空比能满足铝及铝合金的焊接工艺要求。     

智能应急救援装备研究现状与发展趋势

在地震、火灾等灾害现场,抢险救援任务的紧迫性突显了对智能化应急救援装备的迫切需求。智能应急救援装备的使用可极大地提高救援队伍的战斗力,快速、高效地处理各类灾害,特别是突如其来的严重灾难,大大减少救援人员的伤亡和国家的财产损失,具有重要的研究意义。按照工作环境和用途可将智能应急救援装备分为空中救援装备、陆地救援装备、水下救援装备以及通用救援装备等。在对智能应急救援装备及关键技术的研究现状进行概述的基础上,分析发现了当前研究还存在着缺乏高效的机构设计方法、装备可靠性不佳、智能化程度较低、通信技术成熟度不高以及人机友好性较差等问题,这都导致了智能应急救援装备在大型灾害现场应用程度不高。指出了智能应急救援装备将向着先进的结构设计、可靠的运动性能、高智能化、快速精准的通信及良好的人机交互的方向发展。     

管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法.通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法.该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义.     

焊接学报第38卷2017年总目次

空心钨极中心负压电弧优化了传统焊接热源的能量密度及分布. 为了深入理解环境压力对电弧行为和放电特性的影响,在流体力学和麦克斯韦方程组基础上,建立了空心钨极中心负压电弧的三维稳态数学模型. 利用FLUENT软件,选择合适的源项和边界条件进行迭代计算,得到了不同局部压力下空心钨极中心负压电弧的物理状态,与试验结果相符. 结果表明,与传统TIG焊电弧相比,空心钨极中心负压电弧的能量分布和热力输出均发生改变. 随着局部压力的减小,电弧半径逐渐减小,径向温度梯度增大;电弧对工件的热力输出随着局部压力的降低而减少.     

5E61铝合金VPPAW焊接接头性能分析

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding, VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验. 结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头. 对焊接接头观察发现,焊缝组织细小均匀,熔合区组织相比焊缝区有一定的粗化. 对力学性能测试分析,若使用5356焊丝,在焊缝区由于金属元素被烧损蒸发,降低焊接接头强度;焊缝区填充5E61焊丝,部分Er元素以相的形式析出,其晶胞尺寸与铝基体很接近且错配度小,从而提高焊接接头的力学性能;虽焊接接头力学性能有所下降,但总体硬度均达到母材硬度的85%以上.     

气体成分对磁致旋转喷射过渡焊接过程的影响

分析了不同气体成分(纯Ar、ψ(Ar)98% ψ(O2)2%、ψ(Ar)80% ψ(CO2)20%)下的磁致旋转喷射过渡焊接工艺的电弧形态及运动特征、熔滴过渡机制和焊缝成形特点.试验结果表明,施加纵向磁场后,焊接电弧和液流柬都偏移焊丝轴线一定的角度作有规律的旋转运动,其中采用ψ(Ar)80% ψ(CO2)20%)的电弧旋转速度最大,纯Ar次之,而ψ(Ar)98% ψ(O2)2%最小,并且后两者的电弧偏离焊丝轴线的角度较小,焊丝端头始终在电弧的包围之中,而前者的阳极弧根仅分布在液流束的端部,飞溅较大;利用纵向磁场时焊接电弧的附加电磁力促使电弧旋转还能够改善焊缝成形.     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头组织和性能

通过沿垂直于搅拌摩擦对接焊缝的方向进行变极性等离子弧对接立焊获得交叉焊缝,研究了6mm厚的2219铝合金交叉焊缝的微观组织和拉伸性能.并利用扫描电镜对焊缝断口的形貌进行了观察.结果表明,交叉焊缝呈现出铸态组织的特征,但是与单纯变极性等离子弧焊焊缝相比组织更不均匀.交叉焊缝的力学性能具有方向性,沿变极性等离子弧焊方向抗拉强度为254.5 MPa,沿搅拌摩擦焊方向的性能是207.53MPa,仅为母材的50%,满足使用要求.气孔是造成焊缝性能降低的主要原因.