双电极钛钙型碳钢焊条焊芯间距对焊接工艺及电弧形态的影响

采用平板堆焊的方法及高速摄像系统，研究了双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距对焊接工艺和电弧形态的影响。结果表明，双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距是影响电弧电压的最重要因素。在焊接过程中，调节双电极焊条与工件间距对电弧电压的影响很小；随着焊芯间距的增大，电弧电压升高，焊条套筒形状由两边尖、中间凹逐渐变为两边凹、中间凸的形状，焊接电弧由小而集中变为大而分散。对于药皮质量系数为45．6％、直径为4mm的双电极钛钙型碳钢焊条(双焊芯)，在电流为200A的条件下，当焊芯间距为1．2～1．7mm时焊缝成形较好。     

双电极钛钙型碳钢焊条焊芯间距对焊接工艺及电弧形态的影响

采用平板堆焊的方法及高速摄像系统,研究了双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距对焊接工艺和电弧形态的影响。结果表明,双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距是影响电弧电压的最重要因素。在焊接过程中,调节双电极焊条与工件间距对电弧电压的影响很小;随着焊芯间距的增大,电弧电压升高,焊条套筒形状由两边尖、中间凹逐渐变为两边凹、中间凸的形状,焊接电弧由小而集中变为大而分散。对于药皮质量系数为45.6%、直径为4mm的双电极钛钙型碳钢焊条(双焊芯),在电流为200A的条件下,当焊芯间距为1.2～1.7mm时焊缝成形较好。     

气体保护药芯焊丝双丝焊接电信号稳定性分析

为进一步了解CO2气体保护药芯焊丝双丝焊接过程中电弧的稳定性和避免双丝焊接过程中产生的有规律的断弧现象，设计了不同焊接参数值（电压匹配、电流匹配、焊丝间距）的系列实验，采用高速摄像系统同步拍摄了电弧形态，采用Labview信号采集系统同步采集了焊接过程中两电弧的电流、电压波形.采用电流直方图对两电弧稳定性进行了对比分析.结果表明：对于引导电弧，降低跟随电弧电压，降低跟随电弧与引导电弧的电流比例，增大焊丝间距，电弧稳定性得以提高；对于跟随电弧，降低引导电弧与跟随电弧的电流比例，降低跟随电弧电弧电压，增大电弧间距，跟随电弧中断频率降低.最后，将高速摄影拍摄到的电弧图片与采集到的电流、电压波形图相结合，说明了发生断弧现象的循环规律.     

三丝焊接参数对电弧形态特征的影响

由于电磁力的作用,多丝焊接多电弧与常规的单丝焊接电弧有显著不同的形态特征,电弧稳定性也受到直接影响.通过三丝焊接实验,借助高速摄影系统,量化研究了不同焊接电流组合和焊丝距离组合对电弧形态特征的影响.电弧形态参数包括电弧的高度、面积和偏移量,将三者的波动性作为评价电弧稳定性的3个参数.结果表明,电弧高度无明显波动,其值与焊接电流有关,与焊丝距离无关.采用大电流焊接时,熔池金属较多,导致"潜弧现象"的发生,电弧高度和面积均减小;大电流条件下的电弧抗干扰能力强,电弧偏移量小,电弧燃烧稳定.焊丝距离的改变对中间电弧面积的影响最直接,而对引导电弧和跟随电弧面积的影响较小.总体来说,随着焊丝距离的增大,电弧干扰作用和电弧偏移量减小,电弧稳定性提高.     

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。     

具有不同壁厚的薄壁铝管氩弧焊

本文针对不同壁厚铝合金薄壁管接头焊接性及影响焊缝成形质量的因素，研究了ＭＩＧ焊熔滴过渡形式、焊接过程稳定性、ＭＩＧ焊和ＴＩＧ焊工艺。研究成果已用于生产，获得了优良的焊接质量，具有较大的经济效益和实用价值。     

直流TIG电弧的电流密度研究

对直流ＴＩＧ电弧阳极表面电流密度的测量方法－－分离极法和探针（自制）法进行了分析比较；以实际测量为基础，研究了这种电弧电流密度的径向分布特征及其数学表达式，分析了电弧电压和电流对电流密度径向分布的影响。研究结果表明：当电流较小时，直流ＴＩＧ电弧电流的径向分布属正态分布；反之，则无法用简单函数式表达。     

新型变极性等离子弧焊设备的研究

研究并设计了一种用于铝镁金属及其合金焊接的新型不对称变极性等离子弧焊设备．交变方波的正、负半波电流分别由两台独立的直流电源供电．与传统变极性等离子弧焊设备最大的不同是在焊接过程中，钨电极在极易烧损的负半波不接正极，因而使电极尖端的形状、尺寸得以长时间保持，大大提高了焊接过程的稳定性．另外，由于负半波主弧电流与维弧电流“各行其道”，从而避免了传统变极性等离子弧焊过程中主、维弧相互干涉，导致电弧不稳的现象．     

钨极氮弧焊焊接电弧数值分析

以直流钨极氮弧焊电弧为研究对象，根据磁流体动力学理论构建轴对称两维数学模型，建立模型时考虑阴极的几何形状，在此模型上对氮气保护TIG焊接电弧进行数值分析．数值模拟所得电弧等离子体温度分布规律显示氯气电弧的最高温区出现于近阳极区域，这个结果与试验情况相当吻合，并与相同条件下氩气电弧的温度场进行了比较．在此基础上对电弧压力和电流密度以及等离子速度场进行了模拟分析；同时分析了不同电流和弧长对等离子流速度分布的影响，结果表明等离子体速度值随着电流的增加而增大。随着弧长的增加而减小．     

高频逆变式弧焊机电源的研制初探

弧焊机电源是电弧焊机的重要组成部分,它是对焊接电弧供给电能的装置,它应满足电弧焊所要求的电气特性。弧焊机电源电气性能的优劣,在很大程度上决定了电弧焊机焊接过程的稳定性。没有先进的弧焊机电源,要实现先进的焊接工艺和焊接过程自动化也是难以办到的。弧焊机电源具有较大的短路电流和较高的空栽电压等特点。高频逆变式弧焊机电源是近年来世界焊接电源界研究的新技术。它具有控制性能优异、动特性好、焊接工艺性优良、重量轻、效率高、功率因数高、引弧性能好、焊接速度快等优点,是当前国际上焊接电源设备发展的主流和方向。这种电源除了能够用于弧焊机外,还可以用作喷涂等需要大电流,低电压的设备的电源。     

TIG焊流动、传热及界面跟踪动网格数值模拟

基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型,采用动网格技术(dynamic mesh method,DMM)跟踪电弧-熔池界面,建立了钨极惰性气体(tungsten insert gas,TIG)保护焊过程耦合流动、传热、凝固熔化及动网格界面跟踪的数学模型.首先计算自由燃弧,得到了准确的弧区速度、温度及压力等参数.然后分别验证了熔池内电磁力、热浮力、等离子流曳力和Marangoni力4个驱动力.考虑上述电弧-熔池相互作用,基于压力的动态平衡跟踪界面,计算了304不锈钢TIG焊过程,得到了等离子体冲击造成的熔池中央下凹及边缘上凸现象.结果表明,本模型可以得到更准确的界面及熔池形状.     

电感量对交流电弧稳定性影响的实验研究

在方波交流ＴＩＧ焊中，电抗器的电感量对方波的形成有很大的影响．本文通过选择不同的电感量，分析电感量对交流电弧稳定性的影响，寻求一合适的电感量值，保证电弧燃烧的稳定性     

316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

 316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域.316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性.本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO₂保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响.结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO₂保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位E_b,腐蚀电位E_corr均较基材样品负,钝化区ΔE较基材样品变窄.交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO₂保护焊焊接样品的电荷转移电阻R_ct均较基材样品小.同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl₃溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO₂保护焊焊接样品好.实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低.     

无熔深堆焊铜熔池图像视觉检测方法研究

在分析了视觉法检测熔池的取像机理和钨极氩弧焊（TIG焊）电弧光谱的基础上,提出了近红外波段取像铜熔池的思路,并设计出基于不同取像机理的多种复合窄带滤光系统.采用普通电荷耦合（CCD）传感器从正面拍摄了铜熔池,并对不同观察窗口下的取像结果进行比较分析,找到了相对较佳、可获得较清晰的铜熔池图像的取像窗口.最后分析了TIG焊铜熔池图像的特征,并与TIG焊钢熔池图像比较后发现：在近红外波段,铜熔池比钢熔池难于获得清晰的图像.     

窄间隙P-GMAW电弧行为分析

在窄间隙P-GMAW焊接中,电弧行为将直接影响焊缝成型效果,而侧壁和电流会影响电弧的形态。通过高速摄影技术分析窄间隙P-GMAW焊接中同一电流脉冲周期内不同时刻,以及同一摆动周期内不同电流脉冲周期的电弧形态变化情况,得出结论如下:(1)窄间隙摆动焊接中,电弧形态变化因素主要是脉冲电流的大小和焊枪与侧壁的距离;(2)由于电弧形态和熔滴过度相互影响,它们共同决定焊缝成型效果,因此电弧形态是决定焊接效果的重要因素。     

横向交变磁控DP-TIG焊电弧熔池特性研究

外加交变磁场可改善大电流高速焊接时的焊缝成形缺陷,为获得不同励磁参数对DP-TIG(deep penetration,TIG)焊接电弧和熔池特性的影响,在横向交变磁场作用下,对12 mm的Q345B板进行了DP-TIG焊接试验.通过高速摄像系统观察电弧形态,采用小孔法测量电弧压力,基于金相腐蚀法分析熔池截面.结果表明:与无磁场作用时的DP-TIG电弧相比,在横向交变磁场作用下,DP-TIG电弧形态发生明显变化,电弧压力峰值随交变频率的增大先降低后增大,熔池截面形态由指状向锅底状过渡,且镍基堆焊时,焊缝表层铁含量在5%以内,焊材被稀释程度较低.     

钨极氩弧焊焊接电弧数值分析

以钨极氩弧焊(TIG)电弧为研究对象，根据磁流体动力学理论构建了电弧数学模型，并对TIG焊接电弧进行了数值分析．数值模拟所得电弧等离子体温度分布与试验值相当吻合．在此基础上对电弧压力和电流密度进行了分析，并通过试验验证了模拟结果．实验结果表明，在本试验条件下，电弧压力分布符合双面指数曲线分布，电流密度分布符合高斯分布规律．