穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之,过小的焊接电流和离子气流量会形成未焊透控制焊接电流的大小和喷嘴到工件的距离均可有效地实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制     

等离子弧穿孔法立焊焊缝成形规律的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊的焊接工艺规范及焊接参数对焊缝成形的影响．结果表明：采用立焊方法，其焊接规范区间增宽，工艺再现性好；控制喷嘴到工件的距离可实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制；填充焊丝及装配间隙对焊缝成形及穿孔熔池的稳定性有一定的影响．     

铝锂合金激光-等离子弧复合焊焊缝表面成形

铝合金激光-等离子弧复合焊(LB-PAW)中焊缝表面成形质量差。为了解其形成机理和解决方法,建立了可考虑等离子弧力作用的激光-等离子弧复合焊熔池流动数值分析模型,研究了不同热源次序对熔池速度场的影响,并进行了不同热源次序条件下铝锂合金焊缝成形试验。结果表明:在单纯激光焊、复合焊等离子弧前置和等离子弧后置3种条件下,熔池表面流动环路及速度存在很大不同;复合焊等离子弧前置时焊缝表面出现较深凹坑,纹理粗大,成形不良,等离子弧后置时焊缝表面平整,成形良好。在铝合金1420的LB-PAW中,熔池流动与焊缝表面成形情况密切相关,等离弧力是影响焊缝表面质量的主要因素之一,建议采用"激光在前,等离子弧在后"的热源次序进行铝合金焊接。     

穿孔法等离子弧立焊起弧过程的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点。结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态，同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压有一明显的下降信号，利用此信号可判断穿孔熔池是否形成。     

穿孔法等离子弧立焊起弧过程的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点．结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态．同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压有一明显的下降信号，利用此信号可判断穿孔熔池是否形成．     

神经网络在铝合金穿孔型等离子弧立焊中的应用

铝合金穿孔型等离子弧立焊是一种高能密度焊 ,焊接过程是一个复杂的、多参数耦合的高度非线性过程 ,存在许多难以量化、不确定的知识 ,无法实现解耦 ,在生产中难以进行有效的控制 神经网络具有非线性映射和自组织、自学习的特点 ,使其在焊接领域中的应用具有一定的优势 本文基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用 3层BP人工神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点的各个焊接工艺参数值 ,预测焊缝形状的输出结果 焊缝的形状参数与网络模型预测结果的误差在 8%以内 仿真试验结果表明 ,这个方案是可行的     

工艺参数对铝镁合金VPPA焊焊缝成形的影响

为了探明变极性等离子电弧焊方法对5A06铝合金焊缝成形的影响规律,采用单因素控制对比试验对变极性等离子弧焊缝成形进行了测量分析,研究正负极性电流、离子气流量、正负极电流持续时间和送丝速度4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,随着焊接电流的增大,焊缝正面熔宽和余高呈现先增加后减小的趋势,而背面焊缝的余高增大明显,但背面焊缝熔宽变化不是很明显;随着离子气体流量的增加,等离子电弧力增加,液态金属流动性增加,背面焊缝余高呈明显的增加趋势,而焊缝正面余高则呈下降的趋势;在负极性电流持续时间增加的情况下,焊缝正面余高和熔宽增加幅度较小,焊缝背面余高和熔宽呈减小的趋势;随着送丝速度的增加,焊缝余高显著增加,熔宽也小幅度增加。研究结果可为铝合金VPPA焊提供工艺支持。     

铝合金穿孔型等离子弧立焊的遗传算法设计

铝合金穿孔型等离子弧立焊焊接过程复杂，焊接质量受到多种工艺因素的影响，如何确定焊接工艺参数的近似最优化配置亟待解决．遗传算法在解决复杂的、非线性的系统优化时体现了优越性．应用C 语言，采用面向对象的程序设计方法，设计适用于等离子弧立焊的基本遗传算法，为进一步试验研究穿孔型等离子弧立焊的工艺参数的优化配置提供了算法程序基础．     

电流对铝合金激光填丝焊接接头组织及性能影响研究

采用激光填丝焊接技术对3 mm厚的6061铝合金进行搭接叠焊,通过送丝系统对焊丝加入直流电流,研究加入电流后焊接接头成形质量及影响机制,分析焊接接头显微组织以及力学性能。结果表明,加入电流后,熔池内产生电磁场,在洛伦兹力作用下形成熔体对流,形成电磁搅拌。随着电流的增大,焊缝表面成形光滑,焊缝熔深增加;焊缝组织在电磁搅拌作用下,晶粒细化,析出Mg₂Si相;加入电流后熔池稳定性增加,焊缝组织成分均匀化,焊缝区维氏硬度趋于稳定;焊接接头抗拉强度和塑性随着电流的增大均提高。电流为150 A时,焊接接头的抗拉强度为304.68 MPa,伸长率为8.77%。     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

并联双闭环控制方式对GMAW焊接过程的影响

在对短路过渡熔化极气体保护焊（GMAW）的飞溅及焊缝成形影响因素分析的基础上，基于数字信号处理器控制系统建立了一个全数字式并联双闭环控制系统，分别对短路阶段及燃弧阶段的焊接电参数进行调节，达到对短路、燃弧期间电流波形的分阶段适应性控制，以改善短路过渡GMAW工艺性能的目的．实验结果表明，采用该方式控制的波控数字式GMAW焊接电源，在焊接性能上与普通平特性逆变焊接电源相比有较大的提高，飞溅减小、焊接过程稳定、焊缝成形好，更加适合GMAW短路过渡焊．     

穿孔等离子弧焊接工艺综述

综述了穿孔等离子弧焊接工艺的特点、种类及工艺参数匹配与焊缝质量之间的关系等方面的问题。指出穿孔等离子弧焊具有特殊的“小孔效应”,与钨极氩弧焊相比焊接速度、工件厚度和焊接效率都有了很大的提高。等离子弧焊接衍生出众多类型,包括直流等离子弧焊接、脉冲等离子弧焊接、变极性等离子弧焊接和特殊等离子弧焊接等,能够满足不同行业的特殊需求。本文对于指导实际焊接生产,进一步提高生产效率和焊缝质量具有重要的意义。     

等离子焊接小孔效应的电弧电压信号检测

为在等离子焊接小孔效应下对焊缝的熔透质量进行实时控制 ,在不同类型的焊接电源和被焊材料条件下 ,研究了熔池小孔效应与等离子电弧电压信号的关系规律。根据电弧电压信号相对于其均值的偏差的大小及熔池穿孔和未穿孔状态下电弧电压幅频低频段信号的差异分别设计了两种算法 ,并对电弧电压信号的加工处理 ,分别得到了两种传感信号。设计了熔池穿孔与否双阈值判断准则 ,用以检测熔池小孔是否存在。该传感技术可适用于不同焊接电源和不同工件材质 ,为实时熔透质量自动控制提供了反馈信息     

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．     

变极性等离子弧穿孔立焊双面图像处理与特征提取

摘要： 针对变极性等离子弧穿孔立焊的双面图像进行特征信号提取,提出了一种适应性强的图像处理算法来获取焊接参数.开发了基于组合部件模型匹配和边缘窗口线性扫描的组合算法,并通过筛选法则提取特征信号,实现对焊接双面特征的有效提取.结果表明,所提出的方法能获得可靠的正面熔池及背面小孔的几何特征信息,为视觉多信号融合提供基础.     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊的焊缝成形模糊控制系统

以航天薄壁结构件用2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊(GTAW)为背景,设计和研制了一套基于多信息传感的机器人变极性GTAW焊缝成形模糊控制系统.采用视觉传感系统实时获取焊缝的间隙和错边量,并利用相应的图像处理方法获取液态2219铝合金熔池的正面特征信息;采用模糊逻辑控制方法进行焊缝参数的在线调整和补偿控制,以确保焊缝熔透及其成形的均匀性.结果表明,对于厚度为8mm的2219铝合金对接焊,采用所设计的模糊控制系统能够根据焊缝的间隙量和错边量来实时调整焊接电流和送丝速度,使其熔池正面宽度较为稳定,从而保证了焊缝熔透及其成形均匀.     

应用遗传算法优化铝合金穿孔型等离子弧立焊工艺参数

通过实验并应用基本遗传算法确定等离子孤立焊中获得良好焊缝形状的焊接工艺参数．用这种方法确定工艺参数的优化配置无须建立输入、输出变量的模型，并在较少实验量的基础上获得了工艺参数的近似最优化配置．输出变量是焊缝形状的4个参数：焊缝的正面熔宽、正面余高、焊缝的背面熔宽、背面余高；焊缝形状主要由焊接速度、焊接电流、离子气的流量和喷嘴到工件的距离4个工艺参数确定．结果表明，应用遗传算法确定铝合金穿孔型等离子孤立焊的近似最优化工艺参数是一种有效的方法。     

等离子弧喷嘴结构对电弧稳定性的影响

等离子弧喷嘴结构对电弧稳定性的影响雷玉成，顾晓波等离子弧焊与钨极氩弧焊相比，具有热量集中、焊缝窄、焊接变形小，并可实现稳定的单面焊反面自由成形等特点，但在实际生产中等离子弧焊的应用并不广泛，主要原因是等离子弧的稳定性受多种因素的影响而使其在焊接过程中...     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池的流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。