水下干法脉冲焊接电信号的稳定性

电弧稳定性对水下干法脉冲焊接的焊缝质量具有重要影响。提出了一种水下脉冲焊接电信号稳定系数的计算方法,并将其作为评价电弧稳定性的指标。采用响应曲面法设计了以平均电流、基值电流、占空比、脉冲频率为参数的试验方案,并建立了电信号稳定系数关于这四个参数的数学模型,通过3D曲面图和等值线图分析了平均电流与基值电流、脉冲频率与平均电流的交互作用对电信号稳定性的影响。研究结果表明,电信号稳定性随平均电流、基值电流、脉冲频率先增强后降低,随占空比增大而增强。     

高频脉冲变极性焊接电源及电弧压力分析

采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程.建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善.结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据.     

交流脉冲TIG焊波成形过程数值分析

考虑到电弧驱动力的影响,建立了在交流脉冲钨隋性气体（TIG）焊过程中焊波成形的三维瞬态数值分析模型。为避免焊丝熔化成熔滴后对电弧熔池表面波动的影响,当电弧在2024铝合金基板上扫描时,送丝机不送丝。结果表明,当电流在基值与峰值之间切换时,熔池表面呈周期性的波动,且随着电弧的移动,熔池后沿逐渐凝固。在大温度梯度下冷却的熔池表面在恢复平整前就已经凝固,从而形成焊波。焊波形成频率与电流脉冲频率相同,且相邻焊波间距约等于电弧扫描速度与电流脉冲频率的乘积。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的能量分布特征

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧在不同脉冲电流参数下的上升沿和下降沿过程中能量分布特征及其动态变化规律,采用高速摄像机对不同脉冲参数下的脉冲微束等离子弧焊的动态电弧进行瞬时捕捉拍摄。通过对光辐射强度的分析,将微束等离子弧电弧划分为靠近喷嘴的高亮区,靠近工件的次高亮区和两者之间的低亮区,并在此基础上讨论脉冲参数对电弧的能量分布及其动态分布特征的影响规律。研究结果表明:影响电弧三个特征区域亮度变化的脉冲参数主要有峰值电流、基值电流、占空比以及频率。峰值电流越大,占空比越小,频率越大,近峰值电流时刻电弧三个特征区域的亮度越亮,而近基值电流时刻电弧三个特征区域的亮度变化要考虑热滞后性的影响。     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明,脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大,当脉冲频率大于100 Hz时,才能建立稳定的间接电弧;随着脉冲频率的增加,熔滴过渡路径的数量减少,更有利于形成均一的焊道;随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流变异系数减小,焊接电流和焊接电压的波动程度减小,三丝间接电弧焊的稳定性提高.     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控（英文）

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧(GTA)混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为:激光激励电流电弧电流激光脉冲宽度激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为:电弧电流激光脉冲宽度或激光激励电流激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧（GTA）混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为：激光激励电流>电弧电流>激光脉冲宽度>激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为：电弧电流>激光脉冲宽度或激光激励电流>激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

高气压环境下脉冲MIG焊频率优化改善电弧稳定性的研究

对比分析不同压力环境下焊缝宏观图及相应焊接过程的电流、电压信号,并在此基础上分析了电流电压波形图、U-I图和概率密度图,探索脉冲频率对高气压环境下焊接电弧稳定性的影响。试验证实,压力环境下通过提高脉冲频率来补偿电弧弧柱区的能量损失,形成良好的焊接质量方法的可行性。试验证明,在0.3 MPa的压力下,脉冲频率提高到220 Hz,在0.5 MPa的压力下,脉冲频率提高到250 Hz,能够明显改善电弧燃烧的稳定性;实现稳定的焊接过程。为高气压环境下焊接工艺的改进提供有效的理论依据。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度变化规律

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧光辐射强度在不同脉冲参数下的变化规律,采用高速摄影技术采集不同脉冲参数下脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射图像信息,通过光辐射强度的灰度值计算,提取电弧中心轴线上的光辐射强度灰度值分布进行分析。研究结果表明,微束等离子弧焊电弧的中心轴线上光辐射强度的分布呈"双峰状",并且脉冲参数(基值电流、峰值电流、占空比、频率)对电弧中心轴线上的光辐射强度的大小和分布都会产生影响。     

高频脉冲TIG焊电弧阳极行为的研究

本文首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布及其中心电流密度动态过程,研究其变化规律并建立了数学模型,从而探讨了高频脉冲TIG焊电弧的高频效应机理。实验研究表明高频脉冲TIG焊电弧阳极能量密度高于直流电弧,小电流时高频效应显著,适宜焊接精密超薄件,推荐脉冲频率为20kHz。     

铝合金P-MIG焊接熔滴过渡研究

利用高速摄影和电信号采集系统对铝合金P-MIG焊接的熔滴过渡行为进行了观察,针对6061-T6试板进行了焊接工艺试验,分析了峰值电流、脉冲频率和电弧电压对熔滴过渡和焊缝成形的影响。结果表明,熔滴过渡随着峰值电流的降低由一脉一滴转变为两脉一滴,随着脉冲频率和电弧电压的增加,保持一脉一滴不变,对于2 mm厚的6061-T6铝合金试板,采用平均电流60 A、焊接速度35 cm/min、脉冲频率65 Hz时刚好可以焊透。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度动态分布特征

通过研究了脉冲微束等离子弧焊电弧中心轴线上光辐射强度在不同脉冲参数下的动态分布.试验结果表明,微束等离子弧焊电弧沿电弧中心轴线的光辐射强度分布呈“双峰状”,其分布特征及其动态变化在很大程度上受到了脉冲参数（基值电流,峰值电流,占空比,频率）的影响,并且这种影响随着脉冲参数的变化呈现出不同程度的“热惯性”.     

球墨铸铁脉冲手工电弧冷焊可行性研究

本文通过对ＺＸ５系列晶闸管式弧焊电源改制,实现了低频脉冲电流输出,幅值电流、基值电流、脉冲频率和占空比独立可调。通过对比试验,研究了脉冲电弧冷焊球墨铸铁的可行性。     

连续行走脉冲TIG焊熔池谐振法熔透控制

熔池振荡频率与熔池尺寸之间的良好对应关系,可以用于进行熔池尺寸检测及熔透控制,但在快速行走焊接时难度很大。本文在恒定直流之上叠加定频率正弦波电流做为脉冲焊接电流激振熔池,在连续行走焊接时,通过电弧电压检测熔池振荡即熔池尺寸。在脉冲电流作用期间,随着熔池尺寸的增长,当熔池自身固有振荡频率与焊接电流正弦波频率一致时,熔池产生谐振,从电弧电压中检测到谐振特征变化信号,该信号的强度,稳定性,重复性及与熔池     

电弧离子镀脉冲负偏压电源及其特性的研究

一种脉冲负偏压电源是由多个脉冲分量形成的电路串联构成，脉冲的频率和占空比直接的高压侧调节。介绍了电源的结构和关键技术，并结合薄膜沉积试验中的电压、电流波形和计算机仿真分析，探讨了电源和电弧离子镀的等离子体负载间的匹配，提出了电弧离子镀脉冲负偏压电源的设计要求。     

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右.同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率.对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10 kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300 MPa左右,相当于母材强度的67%.     

GMAW-P频率特性复合弧长适应控制法

为了提高GMAW-P焊接弧长控制的调节速度,减少弧长调节过程中脉冲频率、焊接电流的波动范围,提出了基于DSP数字控制脉冲熔化极气体保护焊接电源采用频率一特性复合弧长适应控制法.在焊接过程中通过实时采集电弧电压信号、焊接电流信号,当弧长发生扰动时,在当前脉冲周期内,以基值时间和给定电压为控制量,从而保证在弧长调节过程中脉冲频率的变化较小.台阶试验和爬坡试验表明,此控制方法的弧长调节过程快速、稳定,焊接电流、脉冲频率波动范围小,焊机具有良好的弧长调节性能.     

高气压环境下脉冲电流控制对熔滴过渡的影响

高压环境对焊接电弧和熔滴过渡有很大的负面作用,试验以脉冲MIG焊电流电压波形、U-I相图和熔滴过渡图为主要评价手段,分析了压力环境对脉冲MIG焊的影响规律,总结了脉冲峰值电流和脉冲基值电流的优化对焊接电弧和熔滴过渡稳定性的改善作用. 结果表明,压力环境使电弧燃烧激烈,熔滴过渡不稳定. 脉冲峰值电流的优化能有效提高高气压环境下焊接电弧和熔滴过渡的稳定性. 相比之下,脉冲基值电流的优化虽然对电弧燃烧的稳定性有积极作用,但是效果相对较小. 高压环境下脉冲电流的优化为焊接的稳定性提供有效的技术手段.     

高频脉冲复合直流微TIG焊接电源及其电弧形态特征

针对微TIG小电流电弧不稳定的问题,研发了一种高频脉冲复合直流的微TIG焊接电源。通过测试输出电流波形,结合高速摄影采集电弧形貌,研究小电流电弧形态特征及高频脉冲复合直流对极限小电流电弧、6 mm间隙微电弧的影响,探讨微TIG电弧形态形成的原因及高频脉冲作用效果。结果表明,该电源输出的高频脉冲电流可实现快速变换,且具有精度高、输出稳定的特点;随着电流减小,电弧形态发生变化,并非保持“钟罩状”,高频脉冲电流可提高微TIG电弧稳定性,使电弧在平均电流低至2 A时也能维持稳定燃烧;6 mm间隙时,8 A微TIG电弧在燃烧过程中会发生大幅度形态变化,复合高频脉冲可以降低其变化幅度,提高挺度。     

P-TIG横焊根部焊道单面焊双面成形影响因素

TIG横焊打底焊作为大型汽轮机焊接转子关键制造技术之一,国外有关公司将其作为Know-How进行严格的技术封锁。文中开展了焊接工艺参数（电弧电压、焊接电流、脉冲频率和送丝速度）对P-TIG横焊单面焊双面成形影响的试验研究。结果表明,焊接电流对根部焊道单面焊双面成形的熔透性起着决定性的作用,其次是电弧电压;脉冲频率对正面焊缝成形的影响较大,而且对于抑制熔池金属的下淌倾向具有良好的效果;送丝速度和电弧电压对背面焊缝成形影响较大,当焊接工艺参数较小时,背面焊缝不能够成形。