其它焊接方法

20092154基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制/双元卿…//清华大学学报:自然科学版.-2008,48(11):1891~1894在对接焊中,坡口间隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制。针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制。结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制。图12参620092155基于有限元的镁合金弧焊过程分析/齐铁力…//热加工工艺.-2008,37(13):82~84根据TIG焊接和激光-TIG复合热源焊接的物理特征,建立了基于TIG焊接过程的高斯面热源模型和基于激光-TIG复合热源焊接的新型双热源模型,分析了两种焊接方法对应的热源模型的特点。在此基础上,针对AZ31B镁合金,进行了单独TIG焊接和复合热源焊接温度场数值模拟及焊缝区微观组织分析,提出了其热源模型建立过程中的参数修改建议。通...     

其它焊接方法

20092154基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制/双元卿…//清华大学学报:自然科学版.-2008,48(11):1891~1894在对接焊中,坡口间隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制。针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制。结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制。图12参620092155基于有限元的镁合金弧焊过程分析/齐铁力…//热加工工艺.-2008,37(13):82~84根据TIG焊接和激光-TIG复合热源焊接的物理特征,建立了基于TIG焊接过程的高斯面热源模型和基于激光-TIG复合热源焊接的新型双热源模型,分析了两种焊接方法对应的热源模型的特点。在此基础上,针对AZ31B镁合金,进行了单独TIG焊接和复合热源焊接温度场数值模拟及焊缝区微观组织分析,提出了其热源模型建立过程中的参数修改建议。通...     

窄间隙坡口激光-MAG复合焊温度场数值模拟

采用激光电弧复合焊焊接窄间隙坡口钢板,坡口会影响激光光致等离子体及电弧形态,从而改变能量密度分布。采用数值模拟手段,综合考虑激光与电弧的相互作用以及窄间隙坡口对等离子体及电弧的压缩作用,建立激光-MAG复合堆焊热源模型和适用于窄间隙坡口的激光-MAG复合焊接热源模型,并分别进行堆焊和窄间隙坡口对接焊的温度场数值模拟。结果表明,两种热源模型的模拟所得焊缝形状与实际焊接焊缝熔合线相符性良好,熔宽、熔深相近,窄间隙坡口对温度场分布有重要影响。     

铝锂合金YAG-MIG复合焊焊缝成形特征

基于铝锂合金激光电弧复合焊焊缝成形特征的分析,对5A90铝锂合金YAG-MIG复合焊接工艺展开研究.固定选取合理的焊接位置条件下,讨论了激光功率、焊接速度、焊接电流和热源作用间距等主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,两热源间距在0～6mm之间时有较好的复合效应;激光功率的增加对增大焊缝熔深和背面熔宽起主导作用;焊缝正、背面熔宽随着焊接速度的提高均明显减小,熔深亦有减小趋势;焊接电流加大时,焊缝熔深和熔宽显著增大.     

大厚度船用高强钢激光-电弧复合焊技术研究

为实现大厚度高强钢全熔透单道对接焊,针对厚度20mm的AH32船用高强钢,采用15kW大功率CO_2激光进行激光-电弧复合焊接.分析了工件坡口、焊接速度、送丝速度、离焦量、装配间隙等规范参数对焊缝成型影响;通过金相观察以及显微硬度测定分析了接头组织性能.结果表明:通过激光功率等焊接规范匹配,激光-电弧复合焊接能实现20mm厚板的全熔透单道对接;钝边为8mm的Y形坡口有助于提高厚板激光-电弧复合焊缝熔透能力;降低焊接速度有利于提高熔深能力;工件厚度较大时,装配间隙对焊缝熔深能力的影响较为显著;接头硬度表明厚板激光复合焊焊缝纵向热循环模式存在较大差异.     

激光-MIG复合焊熔透状态视觉检测方法的研究

激光-MIG复合对接焊中,熔透状态是反映焊缝成形质量的重要指标.为获得反映熔透状态的信息,在此采用视觉传感器时焊接过程中的熔池正面、小孔图像、熔池背面分别进行了检测.结果表明,在复合对接焊条件下,采用熔池正面图像检测或小孔热辐射图像检测的方法,不能判断出熔透状态.采用主动照明的拍摄方式并选用合适滤光片的熔池背面图像的视觉检测方法,能够获得反映焊缝熔透状态的图像.     

熔池三维自由表面状态与TIG焊熔透的相关性研究

基于激光视觉测量原理,采用2台同规格的CCD摄像机实时同步采集了钨极惰性气体保护电弧焊熔池自由表面和背面熔宽动态变化视频图像,利用熔池自由表面三维恢复算法获得熔池三维自由表面形貌,并对不同熔透状态的熔池三维自由表面高度变化与同步采集的背面熔宽变化间的相关性进行了定性分析实验.通过建立理想熔池自由表面,入、反射激光束光学变换及成像屏数学模型,逆向仿真研究了不同熔透状态的熔池表面对反射激光点阵形态的影响规律.结果表明,基于激光视觉法获得的熔池三维自由表面动态变化与焊缝熔透之间具有相关性,当焊缝由未熔透过渡到熔透时,熔池表面由凸形逐渐变为凹形,且塌陷量随背面熔宽的增加而缓慢增大,反射激光点阵行曲率变小,激光点逐渐聚为一点.当过熔透时,背面熔宽增加,熔池表面塌陷量迅速增加,反射激光点阵行曲率反而变大,聚集的激光点阵纵向逐渐被拉开.熔池表面逆向建模仿真结果与实际测量结果基本一致,利用反射激光点阵的形态变化可以表征熔透变化.     

基于激光视觉的铝合金TIG焊背面熔宽控制技术研究

TIG焊熔透控制技术是焊接领域研究的热点技术之一。文中采用激光视觉传感器,对铝合金TIG焊背面传感熔宽控制技术进行了试验研究,开发了基于PD的控制算法,实现了6 mm厚铝合金变散热梯形试板的焊接。试验结果表明:控制后的焊缝背面熔宽均匀一致,解决了熔透控制中热惯性等关键技术,为在工业生产中普及应用奠定了基础。     

激光-等离子电弧复合焊接参数对焊缝形貌的影响

激光-等离子电弧复合焊接技术是具有良好工业前景的新型焊接技术,相比于TIG电弧,等离子电弧更加稳定,钨极烧损小,能显著提高焊接效率。以10 mm厚度的304不锈钢为母材进行表面堆焊,研究了激光功率、离焦量、焊接电流、焊接速度和热源间距对熔深、熔宽的影响。结果表明,复合焊的熔深熔宽大于单独焊的熔深熔宽,随着激光功率的增加,熔深熔宽逐渐增加。焊接电流小于200 A时,熔深的变化大于熔宽的变化,电流大于200 A时,二者的变化速度接近一致。熔深对离焦量敏感,负离焦能得到更大的熔深。随着焊接速度增大,熔深熔宽逐渐变小,高速下的焊接过程更加稳定。随着热源间距的增大,复合焊熔深逐渐变小,熔宽呈减小趋势,熔深变化较大。激光后置的焊接方式要优于激光前置。     

焊接电参数对GTAW熔透状态的影响

针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding, GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间. 采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间. 结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下,随热输入的变化,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。     

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.     

铝合金电子束焊接熔透特征量的确定

基于视觉图像传感方法,通过设计的平板和斜板试验,对铝合金电子束焊接熔透特征量的提取进行了研究.结果表明,铝合金电子束焊接过程中熔深状态从未熔透向熔透转变时,特征区域宽(W)有相应的响应,特征区域后长(RL)无明显反应;经分析W作为熔透特征量,可用于监测焊接熔深状态的突变,为解决铝合金电子束焊接熔透控制提供了一种有效的途径.     

CO_2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类 ,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2 激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统 ,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下 ,随热输入的变化 ,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时 ,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。     

Weld pool geometry during keyhole laser welding of thin steel sheets

Abstract

In industrial applications of laser welding it is often essential to obtain full penetration welds at high processing rates using minimal heat input. Keyhole welding meets these requirements when process parameters are kept close to the boundary where complete penetration switches to partial penetration welding. In the present work weld pool behaviour at the edge of the full penetration regime has been studied. Four types of keyhole penetration mode were observed. The first type is a completely developed keyhole through the material thickness and open in the root region, whereas the second type is closed at the root. The third mode is unstable and results in intermittent penetration involving periods of open and closed keyhole conditions interspersed with periods of lack of fusion. The fourth mode is a partial penetration mode. A possible explanation of the weld pool transient behaviour is presented based on three-dimensional reconstructions of the weld pools.     

Hybrid laser arc welding of X80 and X120 steel grade

The aim of the present work was to investigate the possibilities of hybrid laser arc welding regarding reliable production of longitudinal welds of high strength pipe steels X80 and X120 and to evaluate achievable mechanical properties of laser hybrid welds. The study focused on weld toughness examination in low temperature range up to ?60°C. Suitable filler materials were identified in the context of this task. It could be shown that metal cored electrodes guaranteed sufficient Charpy impact toughness at low temperature for both investigated materials. Modern arc welding technologies such as modified pulsed spray arc were used to promote deeper penetration of the filler material into the narrow laser welding gap. Edge preparation with a 14 mm deep root face was considered as optimum, because no penetration of the filler material could be detected beyond this depth limit, and therefore, any metallurgical influences on the weld metal properties through the welding wire could be excluded.     

活性剂对镁合金直流正接A-TIG焊熔深的影响

分别以单质Te,Ti和Si,氧化物SiO2,TiO2和V2O5,卤化物MnCl2,CdCl2和ZnF2作为表面活性剂进行了镁合金直流正接A-TIG焊,研究了活性剂对焊缝熔深的影响规律.Te能显著增加熔深熔宽,分别达到传统TIG焊的2.5倍和1.4倍,而Ti和Si对熔深熔宽影响较小;V2O5和SiO2都使得熔深熔宽同时增加,其中SiO2增加熔深熔宽效果最明显,分别达到传统TIG焊的2.0倍和1.6倍,而TiO2对熔深熔宽影响较小;ZnF2,CdCl2和MnCl2都使熔深熔宽显著增加,其中ZnF2的熔深熔宽增加最明显,分别达到传统TIG焊的4.0倍和1.6倍.认为活性剂增加镁合金直流正接A-TIG焊熔深主要与活性剂收缩电弧所导致的热输入增加有关.     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制(Ⅱ)熔透状态同轴光信号的频域分析

利用CO2激光深熔焊等离子体光信号的同轴检测系统,提出了频谱重心的概念井以此来分析等离子体光信号的频谱特性,研究了平扳焊接时对应适度熔透状态时同轴光信号的顿域特征。结果表明,随激光功率增加或焊接速度减小,当焊接熔透状态从“适度熔透(小孔透)”变化到“仅熔池透”时对应2～6kHz段频谱重心位置向上(高额)跳变。