脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.

多电极耦合电弧形态研究

以数据采集卡和高速摄像机为硬件基础搭建多电极耦合电弧试验测试系统,对焊接电弧电信号和电弧图像进行同步采集,实现了对多电极耦合电弧的检测与分析.利用本系统详细分析了多电极耦合电弧的电弧行为,电弧在磁场中相互作用致使电弧偏向阴极,产生阴极极区效应,导致多电极耦合电弧行为发生变化.阴极极区效应在DE-GMAW焊工艺中促使旁路电弧偏移而降低了电弧的稳定性,但在arcing-wire GTAW焊工艺中提高了电弧稳定性,阴极极区效应改变交叉耦合电弧主电弧的行为,主电弧的电弧力可促使熔滴过渡.