汉诺威焊接材料工艺性分析系统在焊接材料领域中的应用

对德国汉诺威大学发明的汉诺威焊接质量分析系统进行二次应用开发,以汉诺威焊接质量分析系统获得数据信息为基础,提出对钛钙型、低氢型结构钢焊条、不锈钢焊条以及药芯焊丝工艺性进行评估的判据,可对焊接材料工艺性进行科学评价。

焊接材料工艺质量的分析评价及分析与评价系统软件开发

对汉诺威焊接质量分析仪在焊接材料领域作进一步的应用开发,由汉诺威焊接质量分析仪提取反映焊接材料工艺性的相关数据信息,提出以短路电压概率和、短路频率和、过渡周期变异系数等作为评价焊接材料工艺性的判据,用短路电压及短路电流概率和的变异系数作为焊接材料稳定性评价的判据,建立了钛钙型、低氢型、纤维素型结构钢焊条、不锈钢焊条、实心焊丝、药芯焊丝工艺性和焊接材料稳定性评价体系,并开发了"焊接材料工艺质量分析与评价系统"软件,使得焊接材料工艺性分析评价的操作变得方便、快捷,为焊接材料工艺性评价提供实用工具。

药芯焊丝焊接时的瞬时波动现象分析

由于制造因素的影响,药芯焊丝往往存在不均匀的问题,它导致焊接过程的瞬时波动,严重时将影响到焊接过程的稳定性。由汉诺威分析仪测试得到的电流概率分布曲线能够灵敏地反映这种瞬时波动现象,将测试过程获取的焊接电流相关数据进行分析,确定电流波动阈值,以电流异常波动区域概率密度之和∑n(%)的大小,评价药芯焊丝的稳定性。

药芯焊丝焊接工艺性分析

药芯焊丝的焊接工艺性是焊丝质量的一个重要方面,目前尚没有科学可行的方法对药芯焊丝的焊接工艺性进行评价。仅凭经验很难对焊接工艺性做出准确判断。药芯焊丝的焊接工艺性决定于熔滴过渡形态,细熔滴过渡时焊接过程比较稳定,是理想的过渡形态。在电流一定的条件下,不同的药芯焊丝形成细熔滴过渡形态所对应的焊接电压不相同,它反映了某种焊丝形成细颗过渡的趋势大小。短路概率越小,短路时间T1的频率越少,可认定某种焊丝细熔滴过渡倾向越大,焊接工艺性越好。

药芯焊丝CO_2焊熔滴过渡现象的观察与分析

药芯焊丝CO2气体保护焊熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响。采用焊接过程的高速摄影技术和汉诺威焊接质量分析系统对药芯焊丝的熔滴过渡形态进行观察分析。证实随着焊接参数的变化,药芯焊丝可能形成排斥过渡、表面张力过渡和细熔滴过渡。在排斥过渡时,由于大熔滴在焊丝端部较长时间的停留,出现明显的熔滴自身的爆炸飞溅,气体的强烈逸出飞溅等现象,表面张力过渡是介于大熔滴的排斥过渡与细熔滴过渡二者之间的一种过渡形式。细熔滴过渡时,焊接过程稳定、飞溅小、焊缝成形良好、生产效率较高,是药芯焊丝理想的过渡形式。在细熔滴的过渡的条件下形成的渣柱对熔滴的过渡起着导向作用。

金属粉芯型药芯焊丝熔滴过渡及飞溅观察分析

采用高速摄影技术对金属粉芯型药芯焊丝的熔滴过渡及飞溅进行观察分析,总结了金属粉芯型药芯焊丝在试验参数下的熔滴过渡类型和特征以及飞溅类型和特征,阐述了熔滴过渡特征以及飞溅特征产生的原因.结果表明,采用100%CO2气体保护时,焊接过程中电弧电压波动较大,熔滴过渡不稳.以排斥过渡为主,少量细颗粒过渡和爆炸过渡,焊接飞溅大;采用5%CO2+95%Ar保护时,熔滴过渡为单一射滴过渡,熔滴过渡平稳,电弧稳定,焊接飞溅小;金属粉芯型药芯焊丝飞溅形式主要包括:气泡放出型飞溅、缩颈飞溅、熔滴爆炸飞溅以及电弧力引起的飞溅.

焊条典型熔滴过渡形态的判读

粗熔滴短路过渡,渣壁过渡,爆炸过渡和喷射过渡是焊条的基本过渡形态。过去一直采用光电示波器记录的电弧电压、焊接电流波形图,定性地描述熔滴过渡的一般特征,不可能进行精确的定量分析。通过对汉诺威弧焊质量分析仪获取的焊条四种典型熔滴过渡形态的电弧电压、焊接电流概率密度分布图的特征和短路时间t1、燃弧时间t2、加权燃弧时间t3和过渡周期tC的数据进行统计分析,可精确地描述焊条熔滴过渡形态的电弧物理特征,并能够判别焊条熔滴过渡形态。为焊条熔滴过渡形态的判定提供了一种新方法。

国内外典型药芯焊丝的熔滴过渡及其工艺特性

采用高速摄影、平板堆焊以及化学分析等试验方法,测试、对比研究了国内外3种典型钛型渣系药芯焊丝的熔滴过渡及其工艺特性。结果表明,基于3种焊丝熔滴过渡特性与工艺性之间的关系,提出改善熔滴过渡特性新观点,即控制熔滴尺寸是必要条件,而控制“熔滴大角度过渡次数”、“熔滴存在时间和过渡间隔均匀性”、“熔滴依附渣柱过渡次数”等指数是充分条件,二者缺一不可。药芯焊丝的非轴向排斥滴状过渡形态、渣柱直接进入熔池,以及电弧区焊丝接口纵向张开现象,可能导致焊接冶金反应不完全和冶金过程新变化。熔滴过渡区的渗Si反应使熔滴氧化增氧,熔滴被细化,有利于改善熔滴过渡特性。3种典型药芯焊丝的熔滴过渡形态和电弧形态接近,然而过渡指数不尽相同,表现为B焊丝有3项工艺性指标领先,其机理在于控制熔滴过渡和电弧形态的“充分”、“必要”条件均占优势。

CO2气保护药芯焊丝工艺性评价方法

CO_2气保护药芯焊丝熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响,不同的熔滴行为可间接反映在焊接过程电信号的变化中。利用汉诺威弧焊分析仪对CO_2气保护药芯焊丝的焊接电参数进行测试分析,提取短路大电流概率密度和、短路过渡频率、瞬时短路频率以及瞬时短路时间和等与药芯焊丝工艺性紧密相联的4个特征信息。然后,采用主成分分析法确定药芯焊丝工艺性评价指数,对药芯焊丝工艺性进行定量化评价,从而为科学评价药芯焊丝工艺性提供了新方法。

大理石-萤石型碳钢焊条电弧物理特性分析

采用汉诺威焊接质量分析仪对大理石-萤石型碳钢焊条电弧物理特性进行了研究,发现熔滴的“桥内过渡”是大理石-萤石型碳钢焊条熔滴行为的主要特征,提出以T1>2.05ms时间段内短路频率N与该时间段内累计的短路时间Σ(T1)作为判据,评价大理石-萤石型碳钢焊条的工艺性。

低氢型结构钢焊条的工艺性判定

利用汉诺威分析仪对低氢型结构钢焊条的焊接参数进行测试分析,发现低氢型结构钢焊条短路过渡形态的特征与加权燃弧时间T3及过渡周期时间TC有关,据此建立低氢型结构钢焊条的特征信息对应关系图,为科学评价低氢型结构钢焊条的工艺性提供了新思路。

低氢型结构钢焊条工艺性评价方法研究

由汉诺威分析仪统计的短路时间T1>2 ms时间段内短路频率分布,反映了低氢型结构钢焊条粗熔滴短路过渡的特征。为描述这一分布,首先统计T1>2 ms时间段内短路频率分布(取0.5 ms的组宽),并求出每组熔滴平均短路时间对应的累积短路频率百分数。利用最小二乘法建立熔滴累积短路频率百分数与平均短路时间(t1)之间的函数关系。最后根据得到的函数关系计算出能描述T1>2 ms时间段内短路频率分布特征的t50,以此作为判据,评价低氢型结构钢焊条的工艺性。

不锈钢焊条熔滴过渡形态和工艺性评价

不锈钢焊条的工艺稳定性一直是影响不锈钢焊条工艺性的主要因素,是衡量不锈钢焊条工艺质量的主要标志,为了对不锈钢焊条工艺稳定性做出评价,利用汉诺威弧焊分析仪对不锈钢焊条的焊接电参数进行测试,分析焊条渣壁过渡形态的倾向大小,研究发现,不锈钢焊条渣壁过渡倾向与短路概率、熔滴的短路频率有关,据此提出以短路概率和Σn(Us),短路频率N(T1)作为不锈钢焊条工艺性评价判据,评价不锈钢焊条的工艺稳定性。实际应用表明,这一方法,可以定量判断不锈钢焊条熔滴过渡形态和科学评价不锈钢焊条工艺稳定性。

CO_2气体保护焊实心焊丝电弧物理特征分析

采用汉诺威弧焊质量分析仪和焊接过程高速摄影,测试分析了在CO2气体保护焊条件下,实心焊丝电弧物理特性,发现熔滴短路时间大于1ms,正常短路频率越高,平均短路时间越短,飞溅越小,焊接过程越稳定。提出用24V/180A参数下大于1ms平均短路时间、熔滴平均短路频率和短路时间大于4ms短路频率作为判据来定量评价实心焊丝工艺性。

CO_2气体保护焊药芯焊丝工艺性分析与评价

采用汉诺威弧焊质量分析仪和焊接过程高速摄影技术,测试分析了在CO2气体保护焊条件下,药芯焊丝电弧物理特性,发现药芯焊丝工艺性与焊接过程中熔滴过渡的稳定性、均匀性有直接联系,熔滴过渡稳定性越好,焊接时飞溅越小,焊丝工艺性越好。在24.5V,190A焊接参数下,汉诺威弧焊质量分析仪中统计的熔滴过渡周期的变异系数ε(Tc)能反映焊丝焊接过程的稳定性,从而可以方便地对焊丝工艺性进行定量评价。变异系数越小,焊接过程越稳定,焊丝工艺性越好。提出用24.5V,190A焊接参数下熔滴短路过渡周期的变异系数作为判据来定量评价药芯焊丝工艺性。