双丝脉冲熔化极气体保护焊的数字化协同控制

为解决双丝熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接过程不稳定、焊接效率易波动的问题,采用高速单片机80C320与80C552构成双微机协同控制器,分别控制主、从软开关逆变式脉冲焊接电源,借助现场总线通信协议,通过软件的方式协调主、从电源的工作;同时,采用模糊控制方法对双丝弧长进行闭环控制.从而使主、从电弧分别获得频率一致、峰值相差180°的脉冲电流,有效减少了电弧之间的干扰,使焊接过程稳定,焊缝成型良好.实验结果表明,数字化协同控制灵活性大,可使双丝脉冲GMAW过程稳定.     

脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊过程控制

摘要： 脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊是一种新型的低热输入焊接方法.针对该方法焊接过程中耦合电弧稳定性较差的问题,提出通过改变送丝速度调节主路弧长控制耦合电弧稳定性的控制方案并进行了仿真分析,同时采用快速原型技术设计了焊接过程控制系统并进行焊接实验. 结果表明：模拟仿真结果证明提出的控制方案可以保证脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊接过程的稳定性;通过焊接实验验证了仿真结果,同时获得了稳定的焊接过程与成形良好的焊缝.     

保护气体对双丝旁路耦合电弧GMAW熔滴过渡行为影响的检测与分析

双丝旁路耦合电弧GMAW是一种新型高效的焊接方法,在实现高熔敷率的同时,可以显著降低母材的热输入.采用被动式视觉传感的方法对双丝旁路耦合电弧GMAW焊接熔滴过渡的行为进行高速摄像采集,获得不同形式下的熔滴过渡过程并进行对比分析.结果表明:当保护气体为纯氩气时,旁路熔滴尺寸较大且难以向熔池过渡;当保护气体为φ(Ar)=80%和φ(CO2)=20%的混合气体时,由于CO2中氧元素的引入改变旁路熔滴表面的受力形式,使得旁路熔滴尺寸明显减小,熔滴过渡形式转变为稳定的射滴过渡,并且焊缝成形较好.     

非熔化极旁路耦合电弧GMAW工艺研究

在优化工艺参数的基础上,采用非熔化极旁路耦合电弧GMAW进行焊接工艺试验,得到成型良好的焊缝,并通过LabVIEW软件对其电流、电压信号进行采集,分析其电流分布.测量结果表明,与普通GMAW方法相比,非熔化极旁路耦合电弧GMAW可实现高熔敷电流下的低母材电流输入,从而达到高效焊接的目的,并且焊缝成型良好.     

三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析

为揭示三丝GMAW焊接过程电弧干扰、电弧中断的原因及影响因素,基于信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、焊接电压波形和电弧形态,理论分析三丝焊电弧偏移量的影响因素.结果表明：焊丝间距越大,电弧长度越短,焊接电流和电弧中断频率越小.针对三丝焊电弧中断现象,分析了电弧偏移量增大引起电弧长度增加从而造成电弧中断的原因.以三丝焊理论分析结果指导三丝GMAW焊工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊接工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程.     

旁路耦合微束等离子铝合金薄板焊接工艺

采用ER4047铝丝在5A06铝板表面进行平板堆焊实验,对旁路耦合微束等离子薄板焊接工艺进行研究,研究了焊接电流、旁路电流、送丝速度对焊缝的影响规律,并与传统微束等离子焊接工艺进行比较.研究发现:随着旁路电流的增加,焊丝的熔化速度不断增加,且在相同焊接参数下,相比传统微束等离子焊接方法,旁路耦合微束等离子焊丝的熔化速度更快;采用旁路微束等离子焊接方法可以精确分配母材与焊丝的热输入,得到形貌良好的焊缝.且旁路电流能够有效地增加焊丝的熔化速度,减少母材的热输入,相比传统微束等离子薄板焊接工艺,能够大大提高生产效率,提高焊缝质量.     

脉冲旁路耦合电弧GMAW焊接过程的稳定性控制

脉冲旁路耦合电弧GMAW(Pulsed DE-GMAW)是一种低热输入的新型焊接方法,可以应用于铝钢异种金属的焊接.针对其在开环条件下耦合电弧抗干扰能力较弱、焊接过程不稳定、焊缝成形较差等影响焊接质量的关键问题,提出通过调节主路弧长控制耦合电弧稳定性的方案,并利用Matlab/Simulink软件和xPC-target快速原型控制平台,进行耦合电弧弧长稳定性控制实验.结果表明:通过控制主路弧长可以有效解决Pulsed DE-GMAW焊接过程中耦合电弧稳定性问题,保证Pulsed DE-GMAW焊接质量,获得成形良好的焊缝形貌.     

双丝共熔池熔化极气体保护焊熔池流动的数值模拟

利用FLOW3D软件建立三维数值模型,以模拟船用A36低碳钢双丝熔化极气体保护焊(GMAW)熔池的流动行为.采用双椭球热源模型,考虑电弧压力、表面张力、电磁力及浮力所驱动的熔池内液态金属的流动和热传递,以及辐射、蒸发、熔滴的动态冲击作用,并利用高速摄影技术观察熔池的流动行为.结果表明,双丝GMAW形成了单一共熔池,后丝产生的电弧压力分量抑制了液态金属向熔池尾部的流动,双丝之间形成的"推-拉"流动方式以及熔池向外流动方式有助于形成较好的焊缝;双丝GMAW熔池内不易形成毛细不稳定流动的现象,熔池前后表面张力的法向分量相对平衡,没有出现液体通道收缩及提前凝固的现象.     

耐候钢Q450NQR1深熔GMAW电弧行为

分别采用深熔GMAW和脉冲MAG对耐候钢Q450NQR1进行了焊接试验,焊接过程中采集电流、电压及其对应的电弧图像,观察和分析了电弧形态和焊缝成型,同时基于图像处理考察了深熔GMAW焊接电流和焊接速度对电弧行为、焊缝成型的影响.结果表明:相比脉冲MAG,深熔GMAW电弧能量更集中,热源位置下降,焊缝熔深增加,且焊缝几何对称性较好;随着深熔GMAW焊接电流的增加和焊接速度的降低,电弧面积减小,边缘周长变短,质心位置下降,焊缝熔透深度增加;焊接电流315 A、焊接速度650 mm/min时焊接电弧最为稳定,焊缝成型质量也最好.采用优化的焊接工艺完成了12 mm厚Q450NQR1钢板材的单面焊双面成型,焊缝成型较好,接头各区域无软化和脆化现象.     

旁路耦合电弧MIG焊数据采集系统的设计与实现

建立一套用于旁路耦合电弧MIG焊接的实验系统,运用LabVIEW编写旁路电弧MIG焊多路电流电压、电弧图像的采集程序,实现焊接电流、电压高速采集,实时显示及存储功能.根据采集得到的实验数据,分析在不同焊接旁路电流输出下,焊接电弧图像、电流电压同步采集过程中电流与电压数值关系及电弧形态.同步过程电流电压数值关系和电弧形态.研究结果表明,旁路电弧MIG焊接过程电流电压信号稳定,焊缝成型质量好,符合旁路耦合电弧理论关系.     

水蒸气保护下电弧堆焊工艺特点

通过分析不同焊接规范下的焊接电压和电流的波形 .研究了水蒸气保护下电弧及熔滴过渡的特点 ,发现其电弧过程行为有“燃弧—熄弧—短路”和“燃弧—短路”两种形式 .在焊丝直径和送丝速度一定的情况下 ,通过调节焊接回路中的电感量和电源电压 ,可以改变电弧的过程行为形式 .若电弧过程呈“燃弧—熄弧—短路”交替进行 ,并且熄弧时间最短时 ,短路过渡频率最高 ,在这种情况下 ,飞溅小 ,焊道成型好 ,焊接过程稳定 .     

钨极气体保护焊金属原型技术工艺

介绍了基于钨极气体保护焊(GTAW)的金属原型技术成型工艺及其实验系统组成,对GTAW成型过程进行分析,得到了与金属零件成型相关的焊接工艺参数,通过实验与数学建模得到了关键参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)与焊缝几何尺寸的关系,根据快速成型的特点及要求,优化了焊接工艺参数并进行了三维金属零件的堆积实验.结果表明:用该工艺参数制造的金属零件成型较好,表面均匀,能够满足金属原型制造的要求.     

SA-210A1与SA-213TP304H的异种金属焊接性能研究

利用GTAW焊工艺并选用ERNiCr-3焊丝对SA-213TP304H与SA-210A1异种金属进行焊接试验研究,采用Olympus金相显微镜观察接头的显微组织结构特征,并对焊接接头进行了显微硬度和力学性能测试。试验结果表明：焊接接头外观质量和气密性良好,硬度分布较均匀,没有出现脆化相,组织稳定、性能良好,焊接产品质量达到ISO5817 B级标准。     

焊接时间对碳纳米管-Ti焊接效果的影响

利用高频超声波的软化效应焊接金属Ti上的碳纳米管,研究焊接时间对碳纳米管焊接效果的影响.结果表明,焊接时间太短,碳纳米管松散分布在Ti金属表面,不能与金属形成紧密接触;焊接时间过长,金属基体被破坏,同样达不到焊接要求.只有选择合适的焊接时间(0.1～10 s),才能使碳纳米管与Ti有效焊接,呈现较小的两端电阻.     

窄间隙旋转电弧熔化极活性气体保护焊视觉焊缝偏差检测

摘要： 针对旋转电弧窄间隙熔化极活性气体保护焊多层单道焊焊缝跟踪需要,提出一种基于被动视觉传感的焊缝偏差识别方法. 首先通过旋转电弧位置传感器和处于触发工作模式的CCD摄像机获取电弧旋转到坡口左侧和坡口右侧时的焊接图像,然后根据图像灰度直方图特点,构建了自适应双阈值获取算法. 大阈值用于获取电弧区域进而得到电弧中心位置;小阈值用于获取坡口工件区域,进而通过计算水平方向一阶差分得到坡口边缘. 通过对比一个电弧旋转周期内获取的两幅图像,可计算电弧旋转中心和坡口中心的偏差,得到焊缝偏差. 该偏差检测算法高效、可靠且可避免坡口底部改变带来的误差,同时可用于不同偏差算法的比较和融合.     

Q345B钢结构厂房焊接工艺研究

根据福建某企业Q345B钢结构厂房建设实际,分别使用CO2气体保护焊和焊条电弧焊两种焊接方法对厚度20 mm的Q345B钢板进行焊接,对焊接接头进行外观及无损探伤检测,并系统研究焊接试样的力学性能和组织结构。结果表明：焊条电弧焊和CO2气体保护焊工艺均能够用于Q345B钢结构厂房的焊接,焊接质量均能达到国家标准,但CO2气体保护焊接头的抗拉强度和伸长率均高于焊条电弧焊接头,且显微硬度分布更均匀;焊接方法对焊接接头各区域的组织构成影响不大,但焊条电弧焊接头各区域的晶粒尺寸均大于CO2气体保护焊接头;采用16 KJ·cm^-1热输入的CO2气体保护焊接头具有最优的综合力学性能,且焊缝组织最为均匀,推荐企业优先选用此种焊接工艺。     

双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊（MAG焊）焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程．选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响．结果表明：双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12mm以内或30mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32．5v时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生．     

协同式CO2焊电弧自身传感模糊控制系统

为了减小 CO2 焊接过程中的飞溅和改善焊缝成型 ,实现焊接参数的最佳匹配。介绍了一种在波形控制基础上 ,采用电弧自身传感的协同式模糊控制方法对焊接过程参数进行实时控制的逆变式 CO2 焊机控制系统。它通过电弧自身传感对 CO2 焊接过程有重要影响的短路过渡频率的检测 ,通过模糊处理和模糊判决之后 ,实时的对电弧电压进行控制 ,以保持焊接过程中规范参数的协同匹配关系。实验结果表明 ,采用该控制系统的焊机 ,实现了焊接规范参数的自动匹配和自动调节 ,同时明显改善了焊缝成型和降低了焊接过程中的飞溅。     

多层金属板爆炸焊接研究

为了获得焊接后性能稳定的多层金属板,该文通过调节金属板层间间距和添加撞击板,对七层和十一层铝板进行了爆炸焊接研究。将层合材料进行切割分析,由结合界面的显微金相照片可知块体焊接质量良好;显微硬度分析表明,材料结合界面附近区域硬度有所增加且各界面处硬度波动不大,证明各层的相互撞击速度基本一致。该文研究结果为控制层间撞击速度,使其达到基本一致,且接近焊接下限提供了解决方法。