摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理;分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律;探讨了常见干扰因素的影响,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

A study on twin-tungsten TIG welding method

A new twin-tungsten TIG （T-TIG） welding method was studied. This method differs from the conventional TIG method, it places two electrodes insulated from each other in the same welding torch, and a coupling arc is generated from the two electrodes. The coupling arc pressure was measured and preliminary welding experiment was made. The results show that the coupling arc can keep arc pressure at a low level compared with conventional TIG arc, and welding can be achieved under higher current and high travel speed with sound appearance of weld. Therefore, this new method can applied widely in high effwiency welding.     

摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真

为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真. 针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型. 并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型. 结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据.     

基于数学形态学图像处理的TIG焊接过程正面熔宽控制

焊接过程熔池动态特征信息获取与智能控制一直是焊接界研究的前沿课题.针对TIG焊接过程没有飞溅,熔池形状稳定、清晰的特点,以TIG焊接过程为研究对象,采用机器视觉技术获取焊接动态过程正面熔池图像点,将数学形态学中的二值理论应用于熔池图像的处理,结合模糊逻辑和比例积分微分(PID)闭环控制理论,从弧焊过程熔透质量控制的角度出发,从软件开发到硬件组成,设计了一套焊接过程图像处理及正面熔宽控制系统.结果表明,该系统可以很好地克服焊接过程中的外界干扰,保证焊缝成形的稳定,从而实现了TIG焊质量控制的目标.     

外加高频纵向磁场作用下的TIG焊电弧数值模拟

基于局部热平衡状态假设,建立外加高频纵向磁场作用下的钨极惰性气体保护焊的电弧稳态三维数值模型.通过对麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程的耦合求解,得到了电弧的温度场、流场和压力场等计算结果.结合法拉第电磁感应定律,考虑时变磁场的电磁感应效应,引入感应电场,解释了高频纵向磁场作用下的电弧收缩现象.结果表明,外加高频纵向磁场感应产生环向电场,形成环向电流,环向电流与外加纵向磁场作用产生径向洛伦兹力,导致电弧收缩.     

磁控摆动电弧MIG焊建模仿真系统

进行了将磁控电弧技术应用于焊缝跟踪的研究.针对磁控摆动电弧自身的特点,在建立数学模型的基础上,利用Simulink结合编写的相关M文件建立了系统的MATLAB仿真模型;通过编写相关对象回调函数设计了仿真系统对应的图形用户界面(GUI),使用户的操作形象生动,且方便灵活;最后对相关参数的影响规律进行了仿真分析.为磁控电弧传感器的设计和建立磁控摆动电弧焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

30CrMnSi钢TIG焊冷裂纹形成机制

针对中碳调质钢30CrMnSi在焊接时易出现焊接冷裂纹的问题，采用钨极惰性气体保护焊方法（TIG）对两端点固的30CrMnSi钢试件进行焊接，并分别采用金相及断口分析方法观察了相应的组织及焊接冷裂纹，提出了30CrMnSi钢焊接冷裂纹形成的机制，并探讨了基于控制热裂纹来防止冷裂纹的可行性．结果表明，熔敷金属在冷却过程中...     

摆动电弧传感窄坡口GMAW过程系统建模与仿真

针对油气管道窄坡口焊接普遍存在的侧壁未熔合问题,开展了X65管线钢窄坡口旋转电弧焊接工艺与性能的研究。搭建了X65管线钢板旋转电弧试验系统,利用高速摄像同步采集系统对旋转电弧熔滴行为进行了研究,分析了旋转电弧频率对熔滴过渡的影响。通过焊缝截面形貌的宏观金相观察,研究了窄坡口旋转电弧GMAW旋转频率对焊缝成形的影响。结果表明,高频旋转电弧加快了熔滴的过渡频率,减小了熔滴尺寸,促进了熔滴过渡过程。当旋转频率在5～30 Hz范围内时,能获得良好的焊缝成形。在旋转电弧的高频搅拌作用下,所获得的焊缝表面纹路十分致密,且焊接接头具有良好的抗拉伸性能和抗弯性能。

     

基于光谱诊断的氩氮TIG焊电弧物理特性分析

混合气体保护焊能够提高焊接质量及生产效率,由于混合气体保护焊电弧成分复杂多变,对其物理性能等的研究具有一定的难度. 文中以氩氮混合气体钨极惰性气体保护焊（TIG焊）电弧为研究对象,采用双电荷耦合元件（CCD）电弧光谱图像采集试验系统,获取氩氮混合气体TIG焊电弧Ar I及N I的特征谱图像的动态分布;结合双元素双组分标准温度法对不同浓度（50%Ar + 50%N₂,80%Ar + 20%N₂及100%Ar）的氩氮电弧进行光谱诊断. 结果表明,电弧半径最高收缩50%左右,温度最高升高12%. 通过对氩氮电弧物理性能的定量分析为研究混合气体保护焊焊缝成形的本质奠定了理论基础.     

CO2激光作用下直流TIG电弧特性分析

文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流,TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加.     

TIG焊接过程计算机模拟的现状及发展

焊接电弧和熔池是焊接过程中的两大组成部分，笔者以TIG焊接过程为对象，讨论了TIG焊接电弧和熔池计算机模拟的现状，分析了模拟过程中存在的问题，并指出将焊接电弧和熔池动态结合起来进行分析和研究是未来焊接过程模拟的发展方向。     

TIG焊产生咬边影响机理的仿真计算

避免咬边是提高焊接速度过程中的关键要素。从数值模拟入手,采用有限元分析的方法,使用ANSYS软件进行数值模拟,通过TIG焊过程中不同焊接速度时熔池成形规律,分析解决高速焊接时的咬边问题;指出了在保证相同熔深的前提下,随着焊接速度的提高,熔宽最大处的深宽比越来越小,当达到某一临界值时,咬边就会产生,并进行了实验验证。     

TIG焊程控接触引弧的实现

简述了ZX7－180ST IGBT逆变焊机接触引弧的设计思路，工作流和电路原理，介绍了一种新型TIG焊接触式引弧方法，并对其优越性进行了比较。     

双面电弧焊接工艺及其温度场

采用由PAW(等离子弧) TIG(镐极电弧)构成的单电源双面电弧焊接(DSAW)工艺可以获得深宽比较大的焊缝，该工艺具有高效、低成本的优点。分析了单电源双面电弧焊接的基本原理，并采用数值模拟技术定量分析了双面电弧焊接条件下的温度场；同时作为对比也模拟了PAW焊接的传热现象，揭示了DSAW大幅度增加熔深的机理，为工艺参数优化设计提供了依据。     

变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统

以研制的变极性TIG焊接电源为实验平台,采用记忆示波器、高速摄像救、光谱分析仪、焊接电弧动态分析仪,建立起变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统,同时采集焊接电流、电弧电压、电弧形态和电弧光谱等重要信息。并基于Visual C-语言开发的软件系统对采集的各种信息进行融合及分析。     

基于计算机模拟的316LN不锈钢TIG焊接工艺

基于计算机模拟技术对316LN不锈钢板的TIG焊接过程进行了热变形分析。利用红外热成像法、X射线衍射法、超声检测等方法对焊接过程中的热循环、残余应力和变形进行测量,以验证计算机模拟结果的准确性。结果表明,红外热成像法是验证焊接接头处温度分布的有效方法。温度场、残余应力以及变形的计算机模拟结果与实验结果吻合度较高。     

Research of welding arc electron density in hyperbaric TIG welding

The arc spectrum of TIG welding in high pressure was analyzed by Stark broadening.Using the characteristic line of ArI in welding arc,a study of electron density in high pressure revealed that the electron density of the welding arc had an upward trend with the pressure increase.According to data analysis,a curve of relationship between electron density and environmental pressure was established.It has a universal significance for change of electron density in high pressure.Through the analysis of electron density changing in time-domain in different pressure,a theoretical basis was provided for the problem of poor arc stability in high pressure.     

超窄间隙TIG焊枪的建模与仿真

针对超窄间隙TIG焊的焊接工艺要求,提出了一种基于实体建模和数值模拟仿真相结合的焊枪优化设计方法.首先,根据气体在管道中的流动特性,建立了适用于超窄间隙TIG焊的STN和HTN型枪嘴的理论模型和实体模型,并进行了数值仿真分析；然后采用自行研制的铜丝网气保护试验装置测定了这两种枪嘴在不同的气体流量范围下的实际气体保护效果...