基于VMD的MAG焊输入端电信号频域分析

通过电信号采集平台,对焊机输入输出端电信号进行同步采集.分析弧焊电源整流电路,对输入电信号进行整流处理得到输入电压与电流,最终计算得到弧焊电源的输入功率.经过对比发现输出电流与瞬时输入功率峰值变化趋势基本一致.论述了变分模态分解(VMD)原理及方法,并对瞬时输入功率进行分解,得到一系列特征BLIMFs信号.通过对不同过渡模式(大滴过渡、短路过渡和混合过渡)下瞬时输入功率信号、特征IMF信号和焊接输出电流信号在频域上的对比分析,发现VMD能够有效得到低频(IMF1)、中频(IMF2)和高频信号(IMF3),且中频和高频信号表现出了焊机不控整流的脉动信息(300 Hz)以及电网的干扰.而低频IMF1信号与焊接输出电流信号频域一致性良好,并在时域上也有良好的一致性.结果表明了通过对输入瞬时功率的VMD,其低频分量能够有效表征焊接过程,从而为从输入端评定过渡过程稳定性提供了一种新思路.

高功率激光-MAG复合焊接成形稳定性

采用激光-MAG(Metal active gas arc welding)复合焊接工艺,以焊缝表面成形、焊缝纵截面形貌和熔深波动程度为工艺稳定性评价依据,借助高速摄像系统和图像处理方法,对焊接过程中飞溅和等离子体两种关键过程信息进行特征识别和定量化表征,系统地研究激光功率从5 kW提高到30 kW时,焊接过程关键特征信息与焊接过程稳定性之间的关系。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝表面成形出现周期性“上凸-下凹”现象,焊缝内部裂纹和熔深变化特征也随之周期性变化;等离子体面积和飞溅面积均随激光功率的提高呈增加趋势,且两者波动程度和熔深波动程度均呈正相关;等离子体面积增加会导致激光传输过程中能量衰减程度的加剧,使焊缝熔深增加趋势逐渐变缓,其波动程度是影响焊接过程稳定性的关键因素之一。

不锈钢CMT焊接与MAG焊接工艺对比研究

选用2mm厚X2CrNiN18-7不锈钢进行CMT与MAG焊接工艺对比试验研究。主要从焊缝成形、接头金相、力学性能、焊接飞溅和焊接变形等方面对比分析以上两种工艺的不同之处。结果表明:两种焊接方法的焊缝都是典型的熔化极气体保护焊焊缝成形,二者主要的组织成分都以奥氏体为主,且有少量铁素体。由于MAG焊接热输入高,特征区域与CMT焊接相比缺少部分熔化区和等轴晶区。CMT焊接所得焊缝强度和伸长率高于MAG焊接,焊接飞溅仅为MAG焊接的20%左右,且同种外部条件下同类接头优化工艺CMT焊接变形比MAG焊接小,最大焊接变形约为MAG焊接的70%。

Q345B钢MAG焊与激光-MAG复合焊对比研究

对4 mm和8 mm厚的Q345B试板分别进行MAG焊和激光-MAG复合焊的工艺试验研究,分析焊缝成形,检测焊接接头宏观形貌、拉伸性能和弯曲性能。结果显示:相对于常规MAG焊,激光-MAG复合焊能够实现单面焊背面无垫板的自由成形;焊接速度显著提高,焊接作业效率提高一倍以上;焊材消耗减少,仅为MAG焊的22%~27%;焊接热输入小,焊后工件变形显著减小;焊接接头的拉伸和弯曲性能合格,满足实际工程应用要求。

海洋环境下E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区耐腐蚀性能研究

随着海洋石油开采技术的发展,高强度钢焊接接头的耐腐蚀性能成为关键问题。为研究E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区(HAZ)在模拟海洋环境下的腐蚀行为,并分析其腐蚀机理,并使用3.5%NaCl溶液作为腐蚀溶液进行浸泡试验。通过光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,观察和分析HAZ不同区域的微观组织、力学性能、腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明,HAZ不同区域的腐蚀程度由大到小依次为过热区(GRHAZ)>正火区(CHAZ)>混晶区(CGHAZ)。GRHAZ内的腐蚀产物最少且分布均匀,未产生大面积腐蚀,腐蚀产物主要以Fe_(3)O_(4)和Fe_(2)O_(3)两种化合物为主,结构表现为团状和柱状。CHAZ和CGHAZ的腐蚀产物相对较多,且分布不均匀,其中CHAZ的局部位置出现加重腐蚀现象。焊接接头设计时应充分考虑HAZ的腐蚀敏感性,并采取相应的防护措施,以保证海洋平台的安全性和可靠性。

超低温容器焊接用MAG焊丝工艺评定

针对某大型低温容器焊接接头去应力热处理后-196℃冲击吸收能量≥60J的要求,对国产ER316LMnG焊丝和进口ER317Lmod焊丝进行焊接工艺评定试验。结果表明:焊接接头拉伸性能、-196℃低温冲击性能、弯曲性能和晶间腐蚀性能均符合技术要求,其中-196℃冲击吸收能量能够稳定在90J以上。由此可知,以上2种焊丝均可用于304LN奥氏体不锈钢材质超低温容器的焊接。

不锈钢地铁车体底架边梁MAG焊接变形控制浅析

不锈钢车体底架边梁通常采用钢板辊弯成形工艺,为了加强边梁本身结构,同时考虑与牵枕缓的装配结构,底架边梁在枕梁周边区域通常采取补强板+封板的结构进行补强。不锈钢材料具有热导率低、线膨胀系数大的物理特性,导致底架边梁在采用MAG焊接方法焊接补强板及封板时变形较大,影响后工序底架组装。通过对底架边梁的结构焊接模拟仿真及焊接顺序优化进行分析,为不锈钢地铁底架边梁焊接变形的控制提供参考。

工业机器人寻位及电弧追踪对自动化MAG焊质量的影响

在实际生产应用中,90%的自动化MAG焊缺陷是由寻位及电弧追踪异常导致。通过详述自动化MAG焊缺陷与寻位及电弧追踪的机理关系,解析寻位及电弧追踪的关键影响因子,旨在为自动化焊接质量控制提供理论及案例支撑。

高频脉冲大电流深熔MAG焊接工艺研究

将高频脉冲大电流深熔MAG焊接工艺应用在船舶中厚板角接坡口,实现坡口背面不清根全焊透焊接。针对V形与K形坡口的横焊、平焊位置采用不同的焊接技术条件,分析大电流深熔MAG焊的熔透性及力学性能。通过研究可知:高频脉冲大电流双面深熔MAG焊接技术及V形坡口横焊位置大电流单面焊双面成形技术,焊缝成形良好,超声波检测、宏观金相、冲击性能及硬度均满足船级社的规范要求,可减少焊缝根部的碳弧气刨及打磨量,降低人工成本,提高施工进度,避免焊缝金属的多次加热,提升焊缝接头的可靠性。单面焊双面成形技术应用在V形坡口平焊及K形坡口平焊、横焊均难以实现焊缝成形;坡口背面粘贴陶瓷衬垫时,焊缝中心易出现应力集中现象,产生焊接裂纹。

等离子-MAG复合焊Q960钢工艺应用研究

文中介绍了应用等离子-MAG复合焊接技术于中厚板焊接的一个工业化应用案例,研究结果表明等离子-MAG复合焊可工业化应用于批量中厚板高强钢焊接,等离子-MAG复合焊接8 mm以下低碳钢及低合金钢可以不用开坡口一道焊接至完全熔透。焊缝间隙保证在0~1.2 mm范围内可以确保等离子-MAG复合焊接12 m长直焊缝的完全熔透且正反面成形美观。在同样屈服强度960 MPa母材及焊丝匹配的情况下,焊接接头抗拉强度等离子-MAG复合焊略高于普通MAG焊,-40℃低温冲击韧性等离子-MAG复合焊稍低于普通MAG接头。

MAG焊接技术研究进展

MAG焊具有高效、高质、稳定等优点,被广泛应用于碳钢、合金钢和不锈钢等金属材料的焊接。近年来,各工程领域对焊接效率和焊接质量的要求不断提高,各类MAG焊接新工艺的研究也随之展开。通过对MAG焊接技术研究现状的系统总结,探讨了在外加磁场控制、激光-MAG复合焊接、窄间隙焊接、双丝焊接和保护气体类型等工艺方面的研究进展,展望了MAG焊接技术的研发应向异质钢焊接材料、焊接配件及焊缝跟踪系统等方向发展。

MAG焊过程中热输入对DL510超高强钢焊接接头组织及力学性能的影响

采用熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)焊接5 mm厚的DL510超高强钢(1 500 MPa级),研究了热输入量对焊接接头组织及力学性能的影响,并采用边焊边锤击的方式消除焊接接头残余应力。结果表明,热输入在43~70 kJ/cm范围内,均能获得成型良好的焊接接头;锤击时间低于20 min时,随着锤击时间延长,接头抗拉强度不断提升,但锤击时间超过20 min后,焊接接头抗拉强度变化不大;随着热输入增加,焊接接头晶粒明显长大;热输入为70 kJ/cm时,粗晶区出现少量细小粒状贝氏体组织,焊接接头韧性得到改善。

大电流MAG焊不稳定熔滴过渡形成机理及影响因素分析

熔滴过渡的稳定性对大电流熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接质量至关重要.采用高速摄像系统、电信号采集系统对大电流MAG不稳定熔滴过渡过程、电弧形态及电信号进行研究,揭示不稳定熔滴过渡的形成机理,分析了影响大电流MAG不稳定熔滴过渡临界电流值的因素.结果表明,大电流MAG焊熔滴过渡为摆动过渡和混合过渡的不稳定过渡模式,液锥受强电磁力是失稳偏离焊丝轴向的直接原因,电弧旋转/摆动频率随熔滴过渡模式和电弧形态不同而不同.焊丝伸出长度为影响不稳定熔滴过渡临界电流值的主要因素,且在试验参数内随着焊丝伸出长度的增大临界电流值显著减小.

921A舰船钢激光-MAG复合焊接过程数值模拟分析

目的对厚度为16 mm的921A舰船钢进行激光-MAG复合焊接,得到最佳工艺参数,从数值模拟的角度验证焊接工艺的可靠性。方法利用SYSWELD+Visual-Environment软件对激光-MAG复合焊接过程进行数值模拟,选用3D高斯热源与双椭球热源相结合的复合热源模型对激光-MAG复合焊接过程进行仿真,绘制不同时刻及不同焊缝区域的时间-温度曲线,采用热弹塑性有限元法对应力变形场进行仿真计算。结果双椭球热源模型与3D高斯热源模型相结合的复合热源模型能够获得较为理想、接近真实热源形貌的热源形态;焊缝区域的焊接热源在行进过程中温度稳定,模拟热源温度可达3200℃,具有典型的焊接热循环曲线特征,且距离焊缝越远,升温速率和冷却速率越慢;焊接残余应力主要集中在焊缝处,约为440 MPa,且焊缝两端的结合部位具有较高的残余应力。结论复合热源模型适用于16 mm厚的921A钢激光-MAG复合焊接数值模拟,焊后板材的残余应力低于材料的屈服强度,冷却后板材的变形程度较小,最大变形量为1.13 mm,表明激光-MAG复合焊接方法及工艺适用于16 mm厚921A钢的焊接。

变间隙MAG焊熔透状态的粗糙-模糊控制方法

正面熔池与熔透状态之间存在一定的对应关系.然而与熔透状态潜在相关的熔池特征众多,如何去除冗余特征,建立一个反映熔池特征与熔透状态对应关系的简洁的知识模型,对实现焊接熔透在线控制具有重要意义.提出一种焊接熔透状态的粗糙-模糊控制方法,并在变间隙MAG焊接实验中进行验证.给出2种基于变精度粗糙集的属性约简算法,以求解表征熔透状态的熔池最小特征集.通过变间隙-电流焊接试验建立熔透状态决策信息系统,引入2个用以描述熔池尾部尖削程度的形状参数,基于粗糙集知识约简和规则提取算法获取熔透状态分类规则.构建熔池尾宽系数的模糊控制模型,利用最小化模糊熵来构造误差论域上的隶属函数.通过2组变间隙焊接实验对该控制模型进行验证,结果表明,闭环控制下焊缝背面熔宽均匀一致,符合焊接规范要求.

304不锈钢激光-MAG复合焊熔滴过渡及拉伸性能研究

采用激光-MAG复合焊接方法对304不锈钢进行对接试验。在确保全熔透条件下,研究了低速焊、高速焊的熔滴过渡以及焊接接头形貌、组织和拉伸性能。结果表明,低速焊时,熔滴过渡模式为短路过渡和大滴过渡;而高速焊时,熔滴过渡模式为射滴过渡和射流过渡。焊接速度对接头组织影响不大,但在拉伸性能方面,由于高速焊的焊接热输入减小,接头抗拉强度和伸长率比低速焊的明显提高。

缆式焊丝MAG焊接头的组织与性能分析

在相同热输入、相近焊丝化学成分条件下,对直径2.4 mm的缆式焊丝与直径1.2 mm的实心焊丝进行MAG焊试验,对比分析了缆式焊丝焊接接头的组织形态和晶粒尺寸,并对焊接接头的力学性能进行了分析。结果表明:由于缆式焊丝MAG焊的电弧力和等离子流力较小,焊缝深宽比小于实心焊丝焊缝的。缆式焊丝由于电弧旋转、搅拌熔池的特性,其接头的晶粒细化、组织更均匀,焊缝区、熔合区、热影响区的晶粒尺寸均小于实心焊丝的。缆式焊丝MAG焊接头的拉伸性能、冲击性能、侧面弯曲性能均优于实心焊丝MAG焊接头的。

不锈钢薄板铜钎焊与MAG焊对比研究

采用铜钎焊和MAG焊方法对0.8 mm+2 mm不锈钢薄板搭接接头进行密封焊接试验,对焊接接头的外观形貌、金相组织、力学性能、耐腐蚀性能进行对比分析。结果表明:两种焊接接头的外观形貌、宏观金相、显微组织良好,没有裂纹、未熔合、未焊透、气孔等表面及内部缺陷,两种焊接方法均可以用来对薄板不锈钢搭接接头进行密封焊接。铜钎焊的外观形貌更加美观,焊缝形状及尺寸更容易控制,焊接热输入小,其接头显微组织、硬度分布及耐腐蚀性能均优于快速短弧MAG焊,综合性能更优,更适合用来进行密封焊接。

Q1400超高强钢激光-MAG复合焊与MAG组织及性能对比

针对一种屈服强度1400 MPa新型超高强钢,对比分析了在使用低强匹配焊材的条件下MAG和激光-MAG复合焊的组织及性能差异。2种焊接工艺的成形及截面形貌均连续均匀,无气孔、裂纹、夹渣等微观缺陷。MAG采用2 mm钝边的60°坡口,热输入大、冷却速度较慢,焊缝组织主要为马氏体+贝氏体组织,焊缝-40℃冲击吸收能量为45 J,为母材的150%;热影响区冲击吸收能量为30 J,与母材水平相当;接头抗拉强度为1166 MPa,相当于母材的69%。激光-MAG复合焊采用6 mm钝边的40°坡口,打底焊焊缝为马氏体组织;填充焊焊缝为马氏体+贝氏体组织;焊缝-40℃冲击吸收能量与MAG相当,但热影响区的冲击吸收能量达到42 J,优于MAG和母材;接头抗拉强度接近1300 MPa,高于MAG 125 MPa,相当于母材的76%。激光-MAG复合焊焊接效率优于MAG,达到MAG的3倍以上。

不锈钢绞股焊丝MAG焊熔滴过渡特征分析

采用高速摄像法对直径φ1.6 mm的不锈钢绞股焊丝熔滴过渡特征进行了拍摄观察。试验发现,随着焊接规范的增大,不锈钢绞股焊丝依次出现短路过渡、混合过渡、射滴过渡以及射流过渡等熔滴过渡方式。通过对各种熔滴过渡特征进行对比分析后发现:电爆炸是短路过渡和混合过渡焊接飞溅的主要成因,而射流过渡时的焊接飞溅则主要由多个熔滴熔合碰撞造成;射滴过渡为不锈钢绞股焊丝的主要熔滴过渡方式,其过渡频率约为100次/s且没有飞溅产生。