水下厚板切割工艺的研究

本文通过大量的水下厚板切割工艺试验和拍摄的切割电弧电压、电流示波图的分析,发现了切割过程赋于割丝熔化的某些特征,提出了厚板熔化极水下切割过程的两种模式——拉锯式切割和凿掘式切割。从理论上分析了拉锯式切割过程的割丝、母材的熔化速度与切割规范参数的关系,闸明了提高切割铜板厚度的技术途径和受到的限制。最后阐述了就改变喷水方法及喷水压力等参数进行工艺试验的情况和提高水下切割质量的措施,使熔化极水喷射水下切割炭素钢板的厚度超过了30毫米,达到45毫米。     

双丝间接电弧气体保护焊工艺研究

双丝闯接电弧气体保护焊是一种新的焊接工艺。介绍了使间接电弧双丝焊送丝速度与其熔化速度相等的送丝机构,主要研究了焊丝伸出长度、两焊丝交点与工件间莳距离以及焊接速度等对焊缝成形及其焊接电流、电弧电压的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;随两焊丝交点与工件间距离的增加,焊接电流增大,焊缝宽度减小,熔合比降低;随焊速的增加,焊缝宽度减小,熔深减小,熔合比降低。     

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.     

浅水湿法和常压空气中焊接的电弧稳定性

由于水和压力对焊接过程的影响,浅水湿法焊接的电弧稳定性较差.为此,文中提出以焊接电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,利用高压舱水下焊接平台进行湿法焊接试验,通过采集不同焊接参数下湿法和空气中焊接的电压波形并计算焊接电压差异系数的倒数,定量研究了浅水湿法和常压空气中药芯焊丝焊接电弧的稳定性.结果表明,在所试验的焊接参数范围内,浅水湿法焊接的电弧稳定性与电流呈负相关,与电压呈正相关,故应选择最优的导电嘴至工件距离以使电弧稳定性最高;浅水湿法焊接的电弧稳定性随焊接速度的增大而减小,而常压空气中焊接基本不变;湿法焊接可采用的焊接电压和电流的工艺参数窗口更窄;焊接电流一定时,湿法焊接应比空气中焊接选用更高的电压,以提高焊接电弧的稳定性.     

单电源双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊工艺

摘要： 针对常规双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊（GMAW）的控制过程较复杂、焊接成本较高等问题,提出了采用单电源实现双丝旁路耦合电弧GMAW的方法,并设计了采用快速原型技术的实验系统.同时,进行了大量焊接工艺实验.实验结果表明：采用单电源的双丝旁路耦合电弧GMAW可以稳定焊接,但相对于双电源的双丝旁路耦合电弧GMAW其稳定工作区间更窄;通过调节旁路送丝速度快慢的焊接工艺实验,分别找到了在主路电流为300、350、400、450、500、550A时旁路送丝速度的稳定工艺区间.     

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.     

深海半自动熔化极水喷射水下电弧切割技术的研究与应用

本文就拍摄的水下切割电弧移动高速摄影照片和电弧电流、电压示波图,分析了半自动熔化极水喷射水下切割电弧燃烧的特点,探讨了其切割机理,提出了连续稳定切割时存在着高温“气腔”的假设。本文阐述了对切割电源性能的要求和研制切割设备中的关键问题,并就连续稳定切割条件下的工艺试验,得出了各规范参数之间的关系;扼要介绍了GSS-800型半自动熔化极水喷射水下电弧切割设备的性能、特点和主要技术参数;最后阐述了半自动熔化极水喷射水下电弧切割新技术在深海60米施工现场成功地进行切割的情况。切割速度达到20米/小时以上。     

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．     

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 .     

高压干法直流正接GMAW熔滴过渡特性

为研究高压环境下的直流正接GMAW熔滴过渡特性,以环境压力、焊接电压及送丝速度为主要变量,采用高速摄像方法得到不同参数下熔滴过渡形式.探讨了各种熔滴过渡形式的分布规律及形成原因.结果表明:环境压力不高、送丝速度低时,熔滴呈现大滴过渡;环境压力不高、送丝速度中等时,低焊接电压易形成短路过渡而高焊接电压易形成大滴过渡;环境压力较高时,主要呈现排斥过渡和短路过渡:电压低时呈现短路过渡,电压升高呈现排斥过渡.结果可为高压干法直流正接GMAW参数选取提供依据.     

TIG电弧辅助MIG焊非接触引弧的参数适应性

为了深入了解钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)电弧辅助熔化极惰性气体保护(metal inert gas,MIG)焊实现非接触引弧的特点,以及此种新型引弧方式对MIG焊接参数变化的适应性,该文通过TIG-MIG复合焊的大量引弧试验,利用电信号与电弧图像同步采集系统对此进行了试验研究。试验结果表明:先引燃的TIG电弧不仅能使MIG焊快速可靠地实现非接触引弧,而且能使MIG焊在较低的电压和电流条件下进入稳定的熔滴自由过渡,形成的焊缝规则且无飞溅附着;当MIG焊的初始送丝速度、焊枪倾角、保护气体流量以及焊丝末端直径在一个较大的范围内变化时,MIG焊在TIG电弧的辅助下均能够实现非接触引弧;根据焊丝末端直径匹配合适的初始送丝速度,即使焊丝末端带有较大尺寸的小球,MIG焊在非接触引弧过程中也不会产生焊接飞溅。     

CO_2气体保护焊短路过渡过程输入电信号分析

介绍了CO_2气体保护焊输入瞬时功率的测量平台.在电弧电压一定、单独改变送丝速度时,对电弧电流和输入功率进行了时域的分析和对比,以及对两者进行了傅里叶变换,并对比了输入输出端的能量谱.结果表明:时域上,输入瞬时功率虽然有时会滞后于电弧电流,但两者波形变化保持一致;频域上,输入端和输出端能量谱基本一致,且两者均能够有效评定焊接中短路过渡的频率.进而为评定焊接过程稳定性提供了一种新思路,且对研究焊机的谐波有一定的实用价值.     

电脑控制电弧喷涂设备的研制

介绍了一种电脑控制电弧喷涂设备．采用ＰＩ算法电弧电压负反馈使电源具有恒压外特性,配合ＰＩ算法电弧电流负反馈调节送丝速度,获得满意的喷涂效果．研究结果表明,电弧喷涂设备喷涂过程稳定,颗粒细小、均匀,涂层致密,抗网压波动能力强,喷涂规范调整灵活,控制精度高．     

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.     

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.     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

浸液式高速往复走丝电火花线切割漏电损失

分析了放电能量损失与极间工作液漏电、工件表面漏电的关系.采用浸液和喷液2种冷却方式进行高速往复走丝电火花线切割加工实验,对理论分论结果进行了验证.结果表明：减小工件表面漏电面积和工作液电导率,可以有效减少能量损失,进而提高加工效率;在相同加工参数下,浸液式相对于喷液式切割速度有所降低,其主要原因是由浸没在工作液中的工件与电极丝间持续电解漏电形成的.
     

单片机控制IGBT逆变埋弧焊机的研制

针对IGBT逆变埋弧焊机设计了基于单片机80C196KC的控制系统,介绍了系统的软、硬件组成和控制原理.焊接电源采用PWM控制技术,通过电流反馈PI控制算法调节电源输出外特性.送丝及行走小车调速系统采用MOSFET型开关电源,采用电弧电压反馈PI算法,实现了送丝速度的闭环控制.研制的焊机具有参数预置、数字显示和自动引弧收弧等功能.试验结果表明,样机性能稳定,工作可靠,达到了设计要求.     

速度和压力对弓网电弧传导噪声影响

针对电气化列车运行过程中,接触网与受电弓之间发生离线引起的电磁干扰问题.利用一套弓网电弧电磁噪声实验系统,在不同压力、速度和电流条件下,开展了64组弓网电弧传导噪声实验.本实验系统由电波暗室、弓网电弧产生装置和弓网电弧检测系统组成,能够实现对接触电压、接触电流、接触温度和接触压力进行采集.实验结果表明,当接触电流和滑动速度一定时,随着压力的增加,电流信号中的断流率减小,直流分量上升;当接触电流和接触压力一定时,随着滑动速度的增加,断流率增加,直流分量下降.     

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.