电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

电弧摆动对窄间隙GMAW横焊打底焊道成形的影响

采用一款新型摆动电弧窄间隙熔化极气体保护焊焊枪,对FH40厚板进行窄间隙横焊试验,探究不同工艺参数对打底焊道成形、熔滴过渡及缺陷的影响规律。结果表明,摆动幅度对焊道的熔宽和表面凹凸度影响最大,焊接速度对熔深和焊道成形的不对称性影响最大;电弧不摆动时,熔池铺展范围小,焊道凸而窄,坡口两侧无法熔合;电弧摆动过程中熔滴过渡形式和熔池流动状态会发生变化,合适的电弧摆动幅度有助于熔池均匀填满坡口,获得侧壁熔合良好、成形对称的打底焊焊道,但过大的摆动幅度会加快熔池下淌,甚至造成焊道外凸、咬边等焊接缺陷。     

焊接速度对铝/钢激光搭接焊接头质量的影响

采用机器人激光焊接技术对车用6016铝合金与DC06低碳钢进行了钢上铝下搭接焊工艺试验,研究了焊接速度对接头成形与力学性能的影响,利用光学显微镜(OM)和万能拉伸试验机等试验设备对铝/钢搭接焊接头进行了显微组织与力学性能测试。结果表明,在激光功率为800 W,离焦量为+2 mm的条件下,均获得了良好的表面成形。焊接速度为0.07 m/s时,熔池内部生成大量塑韧性良好的珠光体组织,界面金属间化合物(IMC)数量少,应力集中系数最小,接头的平均抗拉剪力达到最大,为81.3 N。降低焊接速度,铝侧熔池金属间化合物数量显著增加;增大焊接速度,铝侧熔深与熔宽逐渐减小,界面金属间化合物数量减少。     

基于GMAW堆焊成形的间隔焊道搭接量模型

焊道搭接量在较大程度上影响着基于三维熔化极气体保护焊直接成形过程的顺利进行以及成形件的精度.文中根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的间隔焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证.得到了修正的理论间隔,并计算了平整堆焊层高度;试验得到的结...     

搭接中心距对电弧增材熔池流动及熔积层形貌影响的数值模拟

搭接中心距对电弧增材搭接熔积的熔池流动及熔积层形貌有重要影响,为探究其影响机理,建立了钨极气体保护焊(Tungsten inert gas welding, TIG)电弧增材成形过程的三维数值模型,研究了不同搭接中心距对熔池流动及熔积层形貌的影响。结果表明：不同搭接中心距下熔池表面温度峰值相近,约为1900 K,表面流速呈非对称的双峰式分布。当搭接中心距小时,由于第一道焊道的支撑作用,使得第二道焊道横截面熔池流动和形貌不对称,熔池深而窄,熔池流动为单向的顺时针环流,左侧流速普遍大于右侧;随着搭接中心距的增大,第一道焊道的支撑作用逐步减弱,使得搭接焊道横截面熔池流动逐渐变为以第二道焊枪中心线为对称轴,左侧顺时针、右侧逆时针的两个环流,两侧流动逐渐对称,搭接熔池宽度逐渐增大、深度逐渐减小,两焊道逐渐分离并出现波谷,当搭接中心距为6 mm时熔积层形貌最平整。模拟与试验结果基本吻合,本研究结果可为电弧增材工艺参数调控提供理论支撑。     

焊枪摆动系统在焊接中的应用

MIG、MAG、TIG以及等离子焊接过程中的焊枪摆动 ,可以增加焊道宽度 ,对于焊接宽度不均匀的焊缝和增进焊道表面美观有着实际意义。同时 ,摆动焊接可以降低焊层厚度 ,容易实现多层多道焊接 ,有利于提高焊缝金属的力学性能。摆动焊接过程的一般要求是摆动速度和摆动幅度可调。更高一些的要求是除了摆动速度和摆动幅度无级可调外 ,左右摆幅处停留时间也可以调节。其中摆动速度要求线性可调。甚至摆动速度在摆动过程中可以变速调节。这样的摆动系统有利于实现复杂焊接工艺对焊枪运动轨迹的要求。1　“偏心轮 -连杆”式摆动系统传统的“偏心轮…     

窄间隙横焊焊缝成形不对称性研究

随着大型重工业的发展,厚板在横向位置的焊接越来越受到重视,而窄间隙横向焊接是效率最高、难度最大的一种焊接方法。采用新型扁平状摆动电弧窄间隙焊枪,研究窄间隙横焊时电弧摆动对焊接熔池流动及焊缝不对称性成形的影响规律。试验结果表明,电弧不摆动时熔池在重力作用下下淌,电弧摆动改变了熔池受力位置和热源的分布,使侧壁得到足够的能量实现完全熔合。随着摆动幅度的增加,熔池下淌趋势得到有效抑制,而且在不引起侧壁起弧前提下,摆动幅度越大,焊缝成形对称性越好。     

抑制高速GMAW驼峰焊道的外加磁场数值分析

当熔化极气体保护焊的焊接速度高于一定临界值时,会出现驼峰焊道成形缺陷.为防止驼峰焊道的出现,通过外加磁场与熔池中的焊接电流相互作用,产生指向熔池前方的电磁力,抑制熔池中后向液体流的动量从而抑制驼峰的产生.通过建立焊前工件上外加磁场的三维模型,计算了工件上的外加电磁场分布.提出热-磁耦合分析方法,实现焊接过程中熔池内外加电磁场的数值计算.结果表明,高速焊过程中,外加磁场主要以横向磁场分布在熔池区;焊丝与磁极间的距离会显著改变熔池内外加横向磁场的分布.     

摆焊参数对焊缝成形的影响分析

采用摆焊工艺对3 mm厚的普通低碳钢进行了焊接,并对摆焊参数的改变对焊缝成形的影响进行了研究,在此基础上设计并实施了3组不同焊缝宽度的宽焊缝焊接试验。结果表明,摆动模式对焊缝形状的影响不明显,随着周期摆动长度的增大,焊缝在水平方向上的间隙逐渐增大,适当增大周期摆动宽度可增大焊缝宽度,摆动停顿距离应控制在4 mm以内,否则会出现焊缝塌陷现象。所设计的3组宽焊缝焊接参数,其焊缝成形良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,满足宽焊缝焊接要求。     

TIG丝材电弧增材制造铝合金薄壁件层宽层高预测

基于TIG电弧增材铝合金多层单道薄壁件成形过程,采用二次回归通用旋转组合设计建立了焊道宽度、层高与主要工艺参数(焊接线能量、送丝速度、层间温度)的预测模型。研究结果表明:焊道层高与层宽预测值与实验测量值相差较小,焊道宽度的最大误差为3.25%,层高的最大误差为4.76%,均在合理范围内,预测精度较高。在成形过程中,影响焊道宽度的主要因素有焊接线能量和层间温度,且影响程度存在交叉;影响层高的主要因素为送丝速度。     

厚板Invar钢多层多道焊与多层摆动焊效率与接头质量对比分析

对19 mm厚Invar钢板进行多层多道焊和多层摆动焊对接试验,计算分析了这两种工艺的功耗和效率,并通过观察和测量Invar钢焊件的金相组织和显微硬度以比较两种焊接方法的焊接接头质量。结果表明,在连接厚板Invar钢时,由于多层摆动焊焊道数少于多层多道焊焊道数,多层摆动焊所用焊接时间较少、效率更高、功耗更少;多层摆动焊的层间重熔区熔合良好,而多层多道焊接接头处观察到明显的未熔合缺陷;多层摆动焊的热影响区宽度远小于多层多道焊;多层摆动焊的平均晶粒尺寸及显微硬度均略大于多层多道焊。     

电弧摆动对焊接应力场的影响

摆动焊接已经广泛地应用于自动焊接过程中,以获得更高的焊接效率.在摆动焊接过程中,焊接电弧一边沿焊道长度方向运动,一边在焊道宽度方向作一定频率的摆动,这使得热源的坐标轴成"z"字形变化,从而导致摆动焊接数值模拟分析的困难.为了提高计算精度和了解电弧摆动对焊接残余应力场的影响,结合坐标变换的方法建立了摆动焊接的三维有限元模型.和无摆动焊接的残余应力结果对比表明,由于电弧摆动导致熔池附近更高的温度梯度,使得摆动焊接的横向残余应力增大,而对纵向应力场的影响较小.     

成形参数和搭接量对堆焊成形尺寸的影响

为了分析不同工艺参数对堆焊成形尺寸的影响并确定其最优参数组合,在前期研究的基础上,选取与堆焊成形质量密切相关的3个主要工艺参数,即焊接速度、送丝速度和焊接电压,通过正交试验法设计了焊接试验,并采用极差分析法对试验结果进行了分析。结果表明:焊接速度对焊道熔宽影响最大,而送丝速度对焊道余高影响最大,得到最优参数组合为焊接速度4 mm/s,送丝速度80 mm/s,焊接电压20 V。在此基础上,研究了其焊道搭接量模型,确定出两道焊道之间的最佳搭接距离,通过试验验证了搭接模型的可靠性,最后得到的多道堆焊零件表面平整度较好。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON FORMING PROCESS OF HUMPING BEAD IN HIGH SPEEDMAG ARC WELDING

开展了高速活性气体保护( MAG)电弧焊接工艺实验, 确定出了不同焊接电流条件下形成驼峰焊道时的临界焊接速度、相邻驼峰之间的距离以及同一驼峰焊道“波峰”和“谷底”的断面形貌. 基于高速MAG电弧焊熔池的视觉检测图像, 分析了驼峰焊道的产生机理, 并利用上坡焊和下坡焊实验进行了验证. 同时, 也分析了保护气体成分对高速MAG电弧焊焊缝成形的影响.     

摆动操作对铝合金焊接接头组织和性能的影响

分别采用摆动焊与不摆动(直线)焊进行了12 mm厚7系铝合金的脉冲熔化极气体保护焊焊接,并对比分析了焊接接头显微组织和力学性能。显微组织分析表明,摆动焊时打底焊道只有少量柱状晶组织,其余均为较粗大的等轴晶组织,而不摆动焊打底焊道几乎全部为柱状晶组织,填充焊道和盖面焊道为较细小的等轴晶组织。力学性能测试结果显示,摆动焊接头抗拉强度、屈服强度均小于不摆动焊接;摆动焊时焊缝显微硬度值波动比不摆动焊大;摆动焊焊缝中心冲击功与不摆动焊差别不大,但热影响区的冲击韧性略高。以上结果是由于摆动焊接中热源沿焊缝方向移动速度慢,母材熔化多,热输入大导致的。     

镀Zn钢-6016铝合金异种金属的激光熔钎焊及数值模拟

熔钎焊是抑制或减少钢/铝异种金属激光焊接过程中FeAl脆性金属间化合物产生的有效工艺方法。采用光纤激光器,不添加任何钎料,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用MATLAB软件,针对焊接过程的实际情况,在一定的基本假设下建立准稳态下钢/铝异种金属激光焊接熔池形状的数学模型,基于准稳态形状控制方程数值计算获得的熔池几何形状分布,结合试验来调整焊接工艺参数,获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究焊接接头各区域的金相组织、主要元素分布与物相组成。结果表明:焊接激光束照射搭接在钢板上的铝板对接焊缝时,焊接功率和焊接速度对熔池几何形状的影响较大,随着激光功率的增大,熔深增加;而随着焊接速度的增加,熔深却变浅。当焊接功率为1 600~1 800 W、焊接速度v=30 mm/s、离焦量D=0 mm时,焊缝成形性良好,无明显裂纹、气孔等缺陷,焊接接头区域存在一个台阶状结构,在平台区域,钢/铝两钟金属存在明显的界限,界面结合依靠液态的铝在钢母材表面上的润湿、填充和铺展等作用;下凹区域,钢/铝熔合较好,Fe和Al元素的混合区宽度较大,未形成明显的FeAl脆性金属间化合物,Fe和Al的热扩散是该区域界面结合的主要原因。     

单面焊双面成形左向焊接法

对一些无法进行双面焊而要求焊透的焊缝,要求在坡口一侧进行焊接而在焊缝正、背面都能均匀无缺陷的焊道,这种焊接叫做单面焊双面成形,由于焊接时看不到另一侧的熔池情况,反面成形不易控制,焊缝在各种位置熔滴受力的不同,尤其在板较簿选用较粗直径的焊条进行焊接时操作难度更大。对于单面焊双面成形焊接技术在“焊     

中国机械工程学会焊接学会第四届学术会议论文文摘选登(五)

铝合金等离子弧焊接的研究——反极性等离子弧小孔焊本文用反极性等离子弧对中厚度铝合金板单面焊反面自由成形进行了研究。设计了水冷铜电极等离子弧焊枪,研究了中等厚度铝合金板反极性(电极为正极)等离子弧小孔焊的特点、成形规范和各种工艺因素的影响。采用水冷铜电极的反接等离子弧小孔焊电弧稳定,能有效破除铝氧化膜,在焊缝边缘有很宽的阴极清理区,背面焊道也能良好成形。但为了得到不起皱的光滑背面焊道和防止气孔,需加背面保护。焊缝横断面形状与正极性等离子弧焊接不同,不是指状(或酒杯状),而是上下宽度较接近的腰鼓形。研究了铝合金反极性等离子弧小孔焊的主要焊接参数:电流、离子气流量、焊接速度间的相互关系,找出了小孔焊     

高速MAG电弧焊驼峰焊道产生过程的实验研究

开展了高速活性气体保护（MAG）电弧焊接工艺实验,确定出了不同焊接电流条件下形成驼峰焊道时的临界焊接速度、相邻驼峰之间的距离以及同一驼峰焊道“波峰”和“谷底”的断面形貌．基于高速MAG电弧焊熔池的视觉检测图像,分析了驼峰焊道的产生机理,并利用上坡焊和下坡焊实验进行了验证．同时,也分析了保护气体成分对高速MAG电弧焊焊缝成形的影响．     

基于被动视觉的焊接过程多信息检测系统

针对焊接过程控制的要求,提出了一种基于被动视觉的焊接过程多信息检测系统,系统由工业CCD摄像机、窄带光学滤光片、计算机系统等组成,窄带滤光片以弧光较弱的950 nm为中心波长,以减少焊接过程中弧光的干扰,获得清晰的焊接图像.在焊接过程中,系统通过视觉信息对焊缝、电弧、熔池和焊丝等进行实时检测,提取电弧摆动的中心位置偏差、幅度偏差和角度偏差等多个特征参数,以此对焊枪进行控制,使得电弧的摆动中心和焊缝中心一致,摆动平面和焊缝中心垂直,摆动幅度和焊缝宽度相适应,避免了焊接过程的夹渣和未熔透等缺陷,保证了良好的焊后成形质量.