坡口宽度对超窄间隙焊接电弧特性的影响

坡口宽度小于5mm的超窄间隙焊接中,当坡口宽度进一步减小时,电弧特性变得很敏感,对焊接工艺参数的适应性要求提高.采用焊剂带约束电弧超窄间隙焊接技术,通过调节坡口宽度和焊接工艺参数研究其对超窄间隙电弧特性的影响规律.结果表明:在超窄间隙坡口中,保持工艺参数不变,坡口宽度减小,会使焊接电流增大,侧壁熔深变宽.当坡口宽度和送丝速度一定时,其焊接电流随电弧电压的增大呈上升趋势,且坡口宽度越窄,焊接电流对电弧电压的变化越敏感.利用不同坡口宽度下的电弧特性可对超窄间隙焊接时所匹配的工艺参数进行有效调控,坡口宽度变窄,所适用的焊接参数减小.     

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.     

窄坡口MAG焊摆动参数对焊缝成形的影响

为了解决窄坡口侧壁熔合问题,改善焊缝成形,采用窄坡口高速摆动MAG焊枪,进行了不同摆动宽度和摆动频率的焊接试验。通过测量焊缝宏观金相获得焊缝截面尺寸,对焊缝截面尺寸随摆动宽度、摆动频率的变化趋势进行曲线拟合,研究了高速摆动电弧窄坡口MAG焊摆动参数对焊缝成形的影响规律。结果表明,增加摆动宽度和频率都能减小焊缝熔深,增加侧壁熔深,当焊枪摆动宽度使侧间距大于-0.5mm、小于1mm时会获得好的焊缝成形,摆动频率增加到5Hz以上时,能消除焊缝指状熔深,但是当摆动频率高于9Hz时,增加摆动频率,焊缝截面尺寸的变化不明显。获得的这些摆动参数对焊缝成形的影响规律能够为焊接工艺参数的选择提供指导。     

摆动频率对短路过渡电弧传感信号的影响

为了研究短路过渡条件下摆动电弧传感信号的特征,在短路过渡数值模型的基础上引入窄坡口焊炬摆动模型,建立了一种窄坡口焊接的数值仿真模型,并对摆动电弧传感的电流信号进行模拟;同时,进行了0~10Hz摆动频率范围内的窄坡口熔化极气体保护焊焊接实验,以采集焊接电压和焊接电流信号.结果表明:实际的焊接电流波形与其数值仿真结果吻合;短路过渡的发生与摆动位置没有明显的对应关系,不宜通过焊接电压来计算焊缝偏差;摆动频率越大,随机发生的短路过渡噪声越容易掩盖摆动位置变化引起的电流特征,在保证跟踪精度的条件下,应尽量选择较小的摆动频率.     

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.     

电弧作用位置对厚板侧壁连续熔合的影响

对焊接过程中电弧作用位置产生波动进行误差分析，提出了相应的实验方法，研究了低热输入条件下电弧作用位置对厚板窄间隙焊接侧壁熔合质量的影响，得到连续焊缝的有效电弧作用位置的范围，为低热输入条件下实现全自动焊打下了基础。     

窄间隙约束下熔化极气体保护焊的电弧形态和熔滴过渡分析

为研究采用平特性焊接电源和窄间隙约束下的电弧行为,建立了窄间隙熔化极气体保护焊(GMAW)试验系统,利用高速摄像系统观察电弧的爬升现象、电弧的形态和熔滴过渡过程,分析了窄间隙约束条件下产生电弧爬升现象的原因,并利用静力平衡理论分析不同电弧形态下熔滴过渡中的受力情况.结果表明:窄间隙GMAW焊接过程中的电弧爬升现象是由最小电压原理与电弧自调节共同作用的结果;电弧形态可按不同的导电路径分为3类,并均归结于最小电压原理的作用;窄间隙GMAW的熔滴过渡形式与不同电弧形态下的电磁力的大小和方向有关.     

用于TIG焊缝跟踪的表面活性剂对电弧电压的影响

提出一种基于表面活性剂示踪的电弧传感焊缝跟踪方法,该方法能实现I型对接坡口TIG焊缝的焊接.建立电弧信号采集和分析的试验系统,实验研究表面活性剂不同涂覆方式对电弧电压的影响.结果表明,涂覆方式和摆动频率对电压信号影响较大,而焊接电流和涂覆厚度的影响较小.通过电弧摆动和焊缝表面涂覆活性剂的方式,可以得到明显的周期性电压信号,此信号可以用于焊缝跟踪传感.     

基于电弧图像的脉冲TIG焊电弧形态及特征温度演变规律

脉冲电流钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)保护电弧焊广泛应用于高品质焊接制造。研究电弧形态、灰度和温度等特征参数随脉冲电流的变化规律,有助于更深入地理解脉冲TIG焊的电弧动态物理特性,更好地评判焊接过程的稳定性和控制焊缝成形质量。该文通过同步采集焊接过程的脉冲电流及对应的电弧图像,借助于图像处理和标准温度法计算求解了脉冲TIG焊的电弧形态、灰度及特定位置的温度,分析了其随脉冲电流周期性变化的规律。试验结果表明,脉冲TIG焊的电弧形态、灰度、特定位置的温度等特征参数与脉冲电流的变化同步,同步精度在0.1 ms以内。在脉冲电流前后沿的电流突变过程中,电弧在电流增加时的形态扩张和温度上升速度快于电流减小时的形态收缩和下降速度。在钨极下方1 mm处,电弧温度在脉冲电流增加时的平均上升速度为11 613 K/ms,在脉冲电流减小时的平均下降速度为5 710 K/ms。距离钨极越近,电弧灰度在电流突变前后的变化越小,但电弧温度的变化越大。     

焊接电弧形貌判别模型及钨极高度的影响规律

在不同的焊接工艺参数下,电弧具有不同的几何形貌,焊接工艺参数的改变会实时地引起电弧形貌发生变化。借助高速摄像和图像处理技术,通过将弧柱边缘像素点的坐标从图像坐标系转换至以弧柱质心为原点的极坐标系,该文提出了一种基于极坐标的电弧形貌判别模型,实现了电弧形貌的有效识别,并研究了不同焊接电流下电弧形貌与钨极高度的定量关系。试验结果表明:在不同的焊接电流和钨极高度下,电弧存在扁锥形、钟罩形、长锥形和长条形4种典型形貌。电弧呈现钟罩形时,电弧的横向摆动幅度较小,有利于焊接电弧的稳定燃烧和保证焊缝成形质量。随着焊接电流的变化,不同电弧形貌对应的钨极高度范围也会发生改变。基于电弧形貌的钨极高度控制策略,为自动化焊接中实时控制钨极高度提供了新途径。     

海底管线铺设焊接技术现状与发展趋势

介绍了最新海底管线铺设焊接技术的研究现状与发展趋势,比较了各种主要焊接方法的特点,其中熔化极气体保护全自动焊是广泛使用的海底管线铺设焊接技术,提高该技术生产效率的有效途径是采用多头多炬及窄间隙坡口;介绍了闪光对单极脉冲焊、光纤激光-电弧复合焊及非真空电子束焊等新型焊接方法.认为这些方法有望在未来海底管线铺设工程中得到应用并产生重要影响;基于网络和总线技术的计算机集成管线铺设焊接系统可望成为提高焊接生产率的重要途径.     

铝合金脉冲MIG焊动态特性自适应控制

铝合金因其独特的物理性质。在引弧短路与熔滴过渡短路、脉冲峰值阶段与脉冲基值阶段对脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊有不同的动特性要求．据此提出了焊接过程中根据不同的焊接状态输出不同的动特性。满足铝合金MIG焊对动特性要求．采用短路电流控制器和动态电子电抗器。实现了脉冲MIG焊动态特性的自适应控制．具有动态特性自适应控制的脉冲MIG焊机引弧成功率高、电弧挺度好、飞溅小和焊缝成形美观．     

试件形状对铝合金摩擦叠焊成形的影响

为了研究不同试件形状对铝合金摩擦叠焊单元成形的影响,选取7075铝合金为试验对象,使用ABAQUS有限元软件,对摩擦叠焊单元成形这一复杂的热力耦合过程进行数值模拟,在将其简化为二维轴对称模型的基础上,采用FRIC子程序和网格重划分技术进行分析.对比温度云图、变形情况以及应力分布,结果表明:试件形状能够影响焊接缺陷产生的以及缺陷的尺寸;相对于焊棒形状,焊孔形状对焊接缺陷产生的影响更大,直角焊孔对塑性金属的流动阻碍作用最大,倒角焊孔次之.圆角焊孔阻碍作用最小,更容易得到较好的焊接质量.     

Al-Mg合金钨极气体保护焊接电弧的光谱特征提取方法

摘要：
以Al-Mg合金的脉冲交流钨极气体保护焊接为背景，运用主成分分析方法对电弧光谱进行冗余信息去除和特征信号提取，分别使用信号脉冲周期内平均和小波重构的方法对特征信号进行去脉冲干扰，并对特征信号和不同类型焊接缺陷间的关系进行研究.结果表明，第1、2主成分包含了电弧光谱中的主要信息，分别对应Ar I谱线和金属谱线，反映了焊接过程的不同方面，第1主成分特征信号与电弧的热量输入关系较大，而第2主成分特征信号与熔池的稳定性密切相关.
     

基于SVR的旋转电弧焊接形态预测模型

本文提出了SVR算法建立旋转电弧焊接形态的算法。旋转电弧焊接过程是一个多因素耦合的过程,有必要建立关于旋转电弧焊接的焊缝形态预测模型。选择旋转频率,旋转半径,焊枪高度和焊接电流的四个主要变量作为模型的输入,焊缝的宽度和深度作为输出。试验结果表明,基于SVR建立的焊缝形态预测模型在小样本训练数据的情况下具有较高的精度。     

正负半波主电流通道不同的变极性等离子弧焊

介绍了一种适合于铝镁及其合金焊接的变极性等离子弧焊新技术．此技术与由一台逆变电源为主弧电流供电、主弧正负半波共享一个电流通道等离子弧的传统技术相比,最大的不同是主弧正负半波电流由２台直流电源供电,正负半波电流分别流经２个不同的电流通道,对工件（铝）实现了变极性电流焊接．它的负半波不仅避免了传统技术因主、维弧相互干涉而造成的电弧不稳定,而且具有可靠的阴极清理作用．正负半波对焊缝成形的对比实验表明,正半波对焊缝成形起决定性作用,而负半波的影响很小,主要作用是完成对工件氧化膜的清理．     

DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响

对单旁路耦合电弧焊母材热输入理论分析的基础上,进行不同母材电流和旁路电流组合的单旁路耦合电弧焊堆焊实验.对所得的焊缝熔深数据进行多项式拟合和回归分析,得到旁路电流与熔深变化的数学关系.结果表明:DE-GMAW的旁路电流只在一定区间内显著影响熔深,并与熔深呈线性关系,与母材热输入理论分析吻合.     

电极因素对TIG弧的物理特性及焊接工艺性的影响

电极因素（材料、直径及端部形状）是ＴＩＧ焊的一个重要工艺因素，对电弧的导电特征，电磁压缩效果及等离子流的形态具有决定性的作用。采用不同的电极因素，电弧形态、电弧电压以及电弧能量场和压力场的分布表现出明显的差异，因而电极因素对于ＴＩＧ弧的焊接工艺性（如电弧的稳定性、焊缝的形状特征、对工件的净化作用、交流弧的直流分量以及电极的损耗量等）具有重要的影响。本文采用多种测试手段，在不同电极因素条件下，对ＴＩＧ弧的物理特性及焊接工艺性进行了系统的试验研究，对各种电极因素的影响规律进行了探讨，并作了初步评定。此外，还对电极因素与其它工艺参数的合理匹配提出了建议。