电弧超声参数对焊接接头性能的影响

电弧超声频率是影响焊接接头质量的主要因素。该文以09MnNiDR为研究对象,通过引入电弧超声前后的系列焊接工艺实验,以焊接接头的冲击功为评判指标,从激励频率和激励能量两方面研究电弧超声激励参数对焊接接头性能的影响。结果表明:熔池凝固过程的改善效果由激励电流与激励频率共同决定,通过回归方程的求解得出电弧超声在一定的能谱区间内能够较大幅度提高焊接接头性能的结论。     

中厚板低频脉冲TIG打底焊的电弧形态及熔池行为

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5 mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分析了一定焊接速度下电弧尾焰偏转角度和长度与焊缝熔透的相关性.实验结果表明:在一定焊接规范下,电弧熔化钝边形成孔状熔池,穿过熔孔的电弧尾焰偏转角度和长度均与焊接速度呈负相关,且与焊缝熔透程度约呈现正相关,通过观测电弧尾焰尺寸,可对打底焊时焊缝的熔透程度做出预判;电弧周期性变化的热力耦合作用增强了熔池液态金属的搅拌及对流作用,在表面张力、重力、电弧力以及气体吹力的共同作用下,熔孔侧壁上的液态金属向熔池边缘及底部流动,增强了熔池中的热传导,能有效增加焊缝熔深.     

电弧超声对09MnNiDR钢焊接接头冲击性能的影响

通过调制电弧激发出超声并应用于09M nN iDR钢的埋弧自动焊过程。采用常规焊接工艺参数,并加入不同频率的电弧超声进行焊接工艺评定。金相分析表明,在电弧超声作用下,焊缝结晶组织明显细化,焊缝区针状铁素体增加。冲击实验表明,接头的低温冲击韧性提高。尤其是在50 kH z超声作用下,-70℃下焊缝区和热影响区冲击韧性值较未加入超声时均提高了近50%,相应的断口扫描电子显微镜(SEM)分析表明接头由解理断裂转变为韧性断裂。电弧超声还可降低接头对焊接热输入的敏感性,提高生产效率。实验证明电弧超声是提高低温钢焊接接头性能的一种有效的方法。     

电弧超声对09MnNiDR钢焊接接头性能的影响

通过调制电弧激发出超声并应用于09MnNiDR钢的埋弧自动焊过程.采用常规焊接规范,并加入不同频率的电弧超声进行焊接工艺评定.金相分析表明,在电弧超声作用下,焊缝结晶组织明显细化,焊缝区针状铁素体增加.力学性能分析表明,接头的抗拉强度和低温冲击韧性等均有提高.尤其是在50 kHz超声作用下,焊缝区和热影响区-70℃冲击韧性值较未加入超声时分别提高了47%和82%,相应的断口SEM分析表明接头由解理断裂转变为韧性断裂.电弧超声还可强化传热,降低接头对焊接线能量的敏感性.实验证明电弧超声是提高低温钢焊接接头性能的一种有效的方法.     

超声- GTA焊激励电压对CLAM钢焊缝组织和冲击性能的影响

将超声激励源对氩弧焊(GTA)电源调制以激发出电弧超声,通过电弧与工件的自耦合作用,将其引入到中国低活化马氏体钢(CLAMs)钢的焊接中,超声- GTA焊接电流、超声激励电压及组合依据经验恰当选取.试验结果及其对比分析表明:电弧超声引入可以有效地改善焊缝的组织与性能,通过选取适合的焊接-超声工艺参数组合,可以使CLAM...     

适用于不同金属材料的气体输送活性焊接方法

为实现不同种类金属材料的自动化焊接,通过改变活性元素引入方式,提出一种新型活性TIG焊接方法—气体输送活性钨极氩弧焊,即GTFA-TIG焊(gas transfer flux activating TIG welding).该方法通过保护气体将活性剂输送到TIG焊电弧—熔池耦合系统中,使得电弧收缩或熔池金属表面张力温度系数改变,能显著增加不锈钢、铝合金等金属材料的TIG焊熔深,保证焊缝表面成形良好,而且省去活性剂涂覆工序,减少活性剂消耗,实现焊接过程的全自动化.     

附加补偿气体射流冲击熔池方法对不锈钢脉冲MIG高速焊的影响

为提高不锈钢焊接速度并抑制驼峰焊道及咬边缺陷,文中提出人为干预焊后熔池运动的新思路,并通过引入补偿气体射流对高温未凝固熔池进行冲击,实现对不锈钢脉冲MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)熔池进行人为干预而达到改善焊缝成形的目的.该方法利用自制的脉冲MIG焊接熔池补偿气体射流试验平台,以304不锈钢为焊接工件,进行等线能量输入条件下不同焊接速度和不同补偿气体射流流量试验.结果表明,补偿气体射流方法可使焊接速度提高2倍以上,焊缝平直、均匀、美观,无驼峰焊道和咬边缺陷;焊缝截面分析表明,该方法对驼峰部位堆积的液态金属调节率达78.63%,使焊接过程力热效率提升达74.36%.     

激励电流对MGH956合金超声电弧TIG焊接头性能的影响

通过外加激励源方式对TIG焊电弧进行高频调制从而激发出超声电弧,以自制的焊料作为填充材料,在不同激励电流下对MGH956合金进行超声电弧TIG焊,研究了超声电弧对焊缝气孔分布、微观组织和接头性能的影响.结果表明:随着激励电流的增大,焊缝中的气孔尺寸发生了明显变化,气孔数量也较为减少;超声电弧能够打断或者细化熔合线附近粗大的柱状晶的生长;超声电弧对焊缝区晶粒有细化的作用,在一定的范围内,随着激励电流增大,晶粒变得更加细小,但激励电流增大到30 A时,过大的热输入量反而使得晶粒过分粗化.比较拉伸试验结果表明:在施加激励电流为23 A的超声电弧时,接头抗拉强度最大,为623 MPa,达到了母材强度的86.5%.     

同轴式水下局部干法TIG电弧焊接

本文主要介绍同轴式水下局部干法TIG电弧焊工艺及装置。其装置特点是能够轴向直接观察电弧和熔池状态,从而便于控制焊接过程,保证焊缝的对中性。试验结果表明:采用此装置能较好地解决湿法焊接时可见度差。焊缝含氢量高,冷却速度快等问题。焊缝的机械性能指标达到有关海上结构规程所提出的要求。     

激励电流对MGH956合金超声电弧TIG焊接头性能的影响

通过外加激励源方式对TIG焊电弧进行高频调制从而激发出超声电弧,以自制的焊料作为填充材料,在不同激励电流下对MGH956合金进行超声电弧TIG焊,研究了超声电弧对焊缝气孔分布、微观组织和接头性能的影响.结果表明:随着激励电流的增大,焊缝中的气孔尺寸发生了明显变化,气孔数量也较为减少;超声电弧能够打断或者细化熔合线附近粗大的柱状晶的生长;超声电弧对焊缝区晶粒有细化的作用,在一定的范围内,随着激励电流增大,晶粒变得更加细小,但激励电流增大到30 A时,过大的热输入量反而使得晶粒过分粗化.比较拉伸试验结果表明:在施加激励电流为23 A的超声电弧时,接头抗拉强度最大,为623 MPa,达到了母材强度的86.5％.     

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.     

奥氏体不锈钢复合板采用SAW焊接基层的焊接工艺研究

通过对S30408+Q245R复合板基层进行SAW焊接接头显微硬度测量、铁素体含量测量、金相显微镜观察等研究,探讨焊接线能量、冷却速度对复合板基层焊缝组织和母材覆层析出σ相的影响。研究结果表明,基层使用SAW焊接时,焊缝硬度比使用SMAW焊接时略低;母材覆层铁素体含量、焊缝过渡层/覆层铁素体含量均比基层使用SMAW焊接时所测含量略低;两种焊接方法的焊缝基层显微组织基本相同。但焊缝覆层/过渡层采用SMAW和GTAW焊接时金相组织有所不同,使用SAW焊接基层时焊缝组织无明显晶粒粗大特征,且母材覆层和焊缝过渡层/覆层均不会析出σ相。     

铝锂合金交流CMT焊接高频脉冲复合电弧焊接技术研究进展

随着兵器工业和航空航天领域对高强、轻质Al-Li系合金结构件的迫切需求,实现Al-Li合金的可靠高效连接显得日益重要。针对在焊接Al-Li合金使用传统焊接方法易出现热输入量大、焊接稳定性差导致的组织性能差及气孔、热裂纹缺陷等问题,提出采用交流CMT焊接与DC-DC变换高频脉冲复合电弧焊接技术进行Al-Li系合金焊接,利用低热输入量的交流CMT焊接电弧破除合金表面氧化膜,减小熔池气孔和热裂纹敏感性,利用高频脉冲电弧的高频效应及其电弧超声细化晶粒,提高接头强度,获得良好的结合性能。     

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.     

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.     

CO2气体保护焊温度场的数值模拟

为了研究强制对流对气体保护焊温度场的影响，通过红外热像仪检测了CO2气体保护焊的温度场，发现在熔池及其邻近区域温度呈圆锥型分布．在此实验结果的基础上，确定了2．0mm的高斯热源热流分布参数．在详细分析多种对流边界条件下，通过ANSYS对有强制对流效果的气体保护焊温度场进行了数值模拟．确定了适用于有强制对流效果的气体保护焊的对流边界条件计算公式．对焊接温度场的峰值温度和t8/5等参数的实验结果与模拟结果对比分析表明，强制对流边界条件是气体保护焊温度场尤其是近缝区温度分布数值模拟的关键因素之一．     

旁路耦合电弧MIG焊熔池边缘提取算法

对一种新型高效多弧焊接方法——旁路耦合电弧MIG焊(DE-GMAW)在连续大电流焊接条件下的焊接熔池图像进行被动视觉采集和熔池边缘提取算法研究,为降低熔池周围电弧信号对边缘提取结果的影响,提出一种新的图像预处理算法,并在对比6种微分算子边缘提取结果的基础上,提出一种新的熔池边缘提取算法.结果表明:新的图像预处理算法可以...     

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。     

焊接机器人中智能视觉的研究

自同步的激光扫描机被集成在一个小型的装置中,将其安装在关节式机器人的手腕上。为了改善光三角测量特性,用最新的固体激光器和CCD传感器技术组合成这种新式的摄象机结构。在焊接过程中,摄象机能对焊接工件进行三维测量,且使机器人弧焊过程最优化,在大电流弧焊期间也能以高精度实时进行焊缝和焊接几何形状的分析。它提供了关于弧前方的焊缝几何形状(例如:焊缝跟踪)和焊区后方(例如:完成的焊缝检查)的信息。提供了闭环自适应焊接的两个信息。视觉系统能被用来产生三维物体数据,这些数据同计算机图象系统连在一起,能够组成实时系统乃至专家系统。     

电弧超声的激发及其特性研究

为了探索电弧在焊接过程自动控制、改善焊接接头质量等方面应用的新途径,提出以电弧自身作为可控的“超声发射源”的工作原理。在常规弧焊回路中采用了连续波和脉冲敲击式等不同的激励方式获得电弧超声信号。记录了电弧超声的频率、幅度、相移特性,初步估算了电弧超声声速。发现了电弧超声的若干“谐振频段”并对电弧频率响应的选择性现象进行了初步分析。试验结果表明,在弧焊过程中作为“产热机构”的电弧同时也可以作为“超声发射机构”,从而为开拓有关应用提供了可能性。