穿孔法等离子弧立焊起弧过程的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点。结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态，同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压有一明显的下降信号，利用此信号可判断穿孔熔池是否形成。     

穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之,过小的焊接电流和离子气流量会形成未焊透控制焊接电流的大小和喷嘴到工件的距离均可有效地实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制     

等离子弧穿孔法立焊焊缝成形规律的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊的焊接工艺规范及焊接参数对焊缝成形的影响．结果表明：采用立焊方法，其焊接规范区间增宽，工艺再现性好；控制喷嘴到工件的距离可实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制；填充焊丝及装配间隙对焊缝成形及穿孔熔池的稳定性有一定的影响．     

穿孔法对等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础。理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用。在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之,过小的焊接电流和离子气流量会形成未焊透。控制焊接电流的大小和喷嘴到工件的距离均可有效地实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制。     

铝合金穿孔型等离子弧立焊的遗传算法设计

铝合金穿孔型等离子弧立焊焊接过程复杂，焊接质量受到多种工艺因素的影响，如何确定焊接工艺参数的近似最优化配置亟待解决．遗传算法在解决复杂的、非线性的系统优化时体现了优越性．应用C 语言，采用面向对象的程序设计方法，设计适用于等离子弧立焊的基本遗传算法，为进一步试验研究穿孔型等离子弧立焊的工艺参数的优化配置提供了算法程序基础．     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

高速摄像技术中TIG焊接过程的熔池和电极研究

TIG焊接过程中，熔池液体的流动和阴极表面的变化直接影响焊接质量和电弧稳定性的好坏。本采用高速摄像机配合光学窄带滤光片，很好地解决焊接过程熔池液体流动和电极现象的观察困难的问题，研究焊接过程中液面的流动和电极表面的变化情况。研究结果表明：焊接电弧的辐射由一些不连续波长的峰组成，选择950—960nm波长的红外窄带滤光片有选择地降低等离子体电弧的亮度，清晰地观察焊接过程中熔池表面的变化和电极表面的变化。熔池液体的对流的原因是由于温度差别造成的液体表面张力和密度不同、电弧等离子体的压力以及电弧电流的电磁力，液体流动的平均速度为0．12m／s，最高瞬间速度可达0．7m／s。在焊接过程中，电弧上方的电极表面形成钨枝晶和氧化钍富集区，是下一次使用时电弧的起弧点，电弧起弧的稳定性取决于电极尖端氧化钍的含量。     

神经网络在铝合金穿孔型等离子弧立焊中的应用

铝合金穿孔型等离子弧立焊是一种高能密度焊 ,焊接过程是一个复杂的、多参数耦合的高度非线性过程 ,存在许多难以量化、不确定的知识 ,无法实现解耦 ,在生产中难以进行有效的控制 神经网络具有非线性映射和自组织、自学习的特点 ,使其在焊接领域中的应用具有一定的优势 本文基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用 3层BP人工神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点的各个焊接工艺参数值 ,预测焊缝形状的输出结果 焊缝的形状参数与网络模型预测结果的误差在 8%以内 仿真试验结果表明 ,这个方案是可行的     

铝锂合金激光-等离子弧复合焊焊缝表面成形

铝合金激光-等离子弧复合焊(LB-PAW)中焊缝表面成形质量差。为了解其形成机理和解决方法,建立了可考虑等离子弧力作用的激光-等离子弧复合焊熔池流动数值分析模型,研究了不同热源次序对熔池速度场的影响,并进行了不同热源次序条件下铝锂合金焊缝成形试验。结果表明:在单纯激光焊、复合焊等离子弧前置和等离子弧后置3种条件下,熔池表面流动环路及速度存在很大不同;复合焊等离子弧前置时焊缝表面出现较深凹坑,纹理粗大,成形不良,等离子弧后置时焊缝表面平整,成形良好。在铝合金1420的LB-PAW中,熔池流动与焊缝表面成形情况密切相关,等离弧力是影响焊缝表面质量的主要因素之一,建议采用"激光在前,等离子弧在后"的热源次序进行铝合金焊接。     

手工电弧焊自动缓起弧焊机

目前的手工电焊机所采用的起弧方式均为“打弧”，靠焊丝与焊件逐渐接近、接触的瞬间产生拉弧，起弧时间不易掌握，操作难度大．由于操作顺序为先遮好防护罩再打弧，起弧之前看不到焊接位置，焊丝与焊件的空间关系往往找不准，故焊接质量难以提高．有些焊工也常由此原因而先打弧后遮蔽．这些问题给焊接质量和焊工健康造成了影响．     

变极性等离子弧穿孔立焊双面图像处理与特征提取

摘要： 针对变极性等离子弧穿孔立焊的双面图像进行特征信号提取,提出了一种适应性强的图像处理算法来获取焊接参数.开发了基于组合部件模型匹配和边缘窗口线性扫描的组合算法,并通过筛选法则提取特征信号,实现对焊接双面特征的有效提取.结果表明,所提出的方法能获得可靠的正面熔池及背面小孔的几何特征信息,为视觉多信号融合提供基础.     

激光在圆锥形小孔孔壁上的多次反射吸收研究

在假设小孔为圆锥形的基础上，按照几何光学理论，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，研究了激光在圆锥形小孔孔壁上的多次反射吸收，计算了小孔孔壁通过多次反射吸收的激光功率密度，分析了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及圆锥形小孔的顶角等因素对小孔孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁上吸收的总激光功率密度主要取决于激光在小孔孔壁上前几次反射；在小孔上部，孔壁吸收的总激光功率密度主要取决于直射到小孔孔壁上的激光功率密度；孔壁的多次反射只对小孔下部孔壁上的激光功率密度分布有影响．小孔的形状、尺寸取决于小孔孔壁上吸收的激光功率密度大小．小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的形状、深度和大小之间存在一个自我调节和自我适应的过程．孔壁上吸收的激光功率密度愈大，小孔的深度和直径也愈大，锥顶角愈小，小孔孔壁上吸收的激光功率密度分布还与聚焦透镜的焦距有关．在保证激光焊接所需要的激光功率密度的前提下，采用长焦距的聚焦透镜，有利于把激光能量直接导入工件材料内部。     

等离子焊接小孔效应的电弧电压信号检测

为在等离子焊接小孔效应下对焊缝的熔透质量进行实时控制 ,在不同类型的焊接电源和被焊材料条件下 ,研究了熔池小孔效应与等离子电弧电压信号的关系规律。根据电弧电压信号相对于其均值的偏差的大小及熔池穿孔和未穿孔状态下电弧电压幅频低频段信号的差异分别设计了两种算法 ,并对电弧电压信号的加工处理 ,分别得到了两种传感信号。设计了熔池穿孔与否双阈值判断准则 ,用以检测熔池小孔是否存在。该传感技术可适用于不同焊接电源和不同工件材质 ,为实时熔透质量自动控制提供了反馈信息     

激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接过程中小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了研究，计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁通过等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度主要取决于等离子体对直射激光的反韧致辐射吸收，小孔孔壁的多次反射光只对小孔下部孔壁的激光功率密度分布有一些影响．随着聚焦透镜焦距的增大，小孔孔壁上吸收的激光功率密度峰值减小，但分布区域向小孔深处推移．最后，对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的尺寸之间的关系进行了讨论．小孔的尺寸取决于孔壁上吸收的激光功率密度大小．激光功率密度越大，小孔直径越大。     

圆锥形小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆锥形的基础上，按照几何光学理论，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了详细研究．计算了小孔孔壁通过孔内等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、圆锥形小孔的锥项角以及圆锥形小孔的直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．通过比较小孔内等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度和小孔孔壁上的多次反射吸收的激光功率密度，分析了两种能量吸收机制在小孔形成和维持过程中所起的不同作用．     

激光焊接传热过程的数值计算

以伴随有小孔效应产生的高能量密度束焊接过程为研究对象,建立了运动热源作用下二维小孔焊接中流体流动及传热过程的数学模型,提出采用位置预置———修正的方法对焊接熔池的固、液相交界面位置进行准确捕捉,并对这一小孔焊接模式进行了较为全面的参数化分析,揭示了材料热物理性能、小孔直径、焊接速度等因素对焊接热过程的影响．     

穿孔等离子弧焊接工艺综述

综述了穿孔等离子弧焊接工艺的特点、种类及工艺参数匹配与焊缝质量之间的关系等方面的问题。指出穿孔等离子弧焊具有特殊的“小孔效应”,与钨极氩弧焊相比焊接速度、工件厚度和焊接效率都有了很大的提高。等离子弧焊接衍生出众多类型,包括直流等离子弧焊接、脉冲等离子弧焊接、变极性等离子弧焊接和特殊等离子弧焊接等,能够满足不同行业的特殊需求。本文对于指导实际焊接生产,进一步提高生产效率和焊缝质量具有重要的意义。     

0Cr19Ni9 1Cr18Ni9不锈钢薄壁焊管缺陷及对策

南京某厂从日本引进焊管机组,用带式法生产薄壁不锈钢管。其工艺流程如下: 钢带分剪→轧辊成型→钨极氩弧焊(TIG)焊成管坯→冷拔→矫直→成品。采用某厂一批0.3mm厚的1Cr18Ni9和0Cr19Ni9奥氏体不锈钢带试焊,发现有焊渣间隔分布于焊缝的内外壁上。间隔距离从5mm至100mm不等,大部分在20～30mm之间,见图1.焊渣多呈灰褐色,其形如纺锤状,尺寸(长×宽)约在(10～20)mm×(4～6)mm。