弧焊短路过渡过程的随机性与稳定性

弧焊过程的稳定性直接影响焊缝成型和焊接质量 ,研究弧焊过程稳定性的目的是通过焊接实验获得焊接稳定性及其稳定区域的描述方法。在CO2 弧焊短路过渡过程焊接电流、弧压对特征参数影响的大量焊接试验的基础上 ,通过对焊接规范不变情形下特征参数的稳定性及其稳定区域的分析 ,得到了焊接稳定性的描述方法。研究表明在焊接规范相同且弧焊过程稳定的状态下 ,CO2 弧焊熔滴短路过渡过程的特征参数是随机而分散的 。

GMAW短路过渡过程的二次引弧现象

传统的短路过渡过程一般认为整个过程只存在一次引弧.但是文中通过对GMAW短路过渡的高速摄像照片进行观察发现了一个新现象——即短路过渡过程并不是一次引弧完成的,而是存在二次引弧现象.结果表明,当熔滴颈缩断裂的瞬间,焊丝端部与脱落熔滴尾部之间存在一定浓度的高温金属蒸气,会发生一次短暂的电弧燃烧过程.此电弧随着脱落熔滴逐渐没入焊接熔池而消失.随后会以保护气体作为介质进行下一次引弧(二次引弧),此次引弧也是传统短路过程的引弧阶段.由电流波形可知,在熔滴颈缩附近存在两次短路电流波形,一次波形为传统的短路峰值电流,二次波形则是由于金属蒸气短暂引弧造成的.

CO_2气体保护焊飞溅控制的研究

针对CO2气体保护焊短路过渡过程中易产生飞溅的问题,从冶金因素和力学因素两个方面,对其进行深入分析,着重介绍了目前在波形控制方面的主要成果。研究表明,从电力电子技术角度,对焊接电源的动、静特性进行改进是控制飞溅的最好措施。

CO_2气体保护焊熔滴短路过渡特性的研究现状与展望

对熔滴短路过渡CO2气体保护焊的熔滴短路过渡特性、焊接飞溅产生机理、控制熔滴过渡减小飞溅所采取的措施以及电弧信号的采集、分析处理方法、弧焊过程质量评价技术等几个方面的研究应用现状与发展趋势进行了较为全面深入的分析,为短路过渡CO2气体保护焊进一步研究应用具有一定的指导意义。

基于高速CCD摄像的短路过渡焊接熔滴检测与分析

建立了基于高速CCD摄像的熔滴图像检测和焊接电流、电弧电压同步采集系统，在给出短路过渡模式下的熔滴尺寸定义并简述基于MATLAB平台的熔滴尺寸与电弧信号分析系统的基础上，对平特性电源短路过渡CO2焊接熔滴尺寸变化特征及其与工艺性能间的关系进行了试验研究。结果表明，熔滴尺寸呈分散性较大的止态分布（1～2倍焊丝直径），过大或过小的熔滴尺寸均不利于短路过渡焊接过程的稳定性。根据熔滴的形成和过渡过程，初步分析了影响熔滴尺寸的主要凼素及控制熔滴尺寸的途径，即短路过程结束后焊丝端部的残余液态金属量和燃弧能量的随机性导致丁熔滴尺寸的不确定性，对其进行有效控制将提高熔滴尺寸和短路过渡过程的一致性，进而改善短路过渡CO2焊接的工艺性能和焊接质量。

短路过渡CO_2焊接熔滴形状数值模拟与控制

为了进一步提高短路过渡CO2气体保护电弧焊的工艺性能和焊接质量,根据高速CCD摄像获得的熔滴及其短路过渡图像,分析了熔滴与熔池短路前的形状对熔滴与熔池的短路、熔滴在熔池中的铺展及液桥缩颈形成的影响。采用熔滴静力平衡模型研究了电磁力(燃弧电流)、表面张力、重力与熔滴形状的关系,并通过对燃弧电流的精确控制实现了对熔滴形状的有效控制。当熔滴与熔池短路前为细长形状时,短路过渡过程稳定柔顺,而当熔滴为扁平形状时,则不利于熔滴的短路过渡,甚至产生瞬时短路。燃弧阶段的熔滴形状体现了各种力对熔滴的作用,而电磁力(燃弧电流)是决定熔滴形状的主要因素。根据燃弧电流对熔滴形状的影响规律,提出了采用前期大、后期小的燃弧电流控制原则,以在燃弧的不同阶段获得不同的熔滴形状。试验结果表明:该控制方法获得了良好的适合于熔滴短路过渡的短路前熔滴形状,短路过渡过程柔顺稳定,消除了瞬时短路以及由此导致的飞溅,改善了熔滴的短路过渡行为,短路过渡结束后焊丝端部的残余液态金属具有良好的一致性。

熔滴短路过渡动态过程的数学建模与仿真

众多波形控制方法和波形控制参数的研究与确定迫切需要一种简便 ,有效的方法。为此 ,本文提出对此动态过程进行建模 ,通过计算机仿真研究此过程的思路。论文首先分析CO2 气体保护焊熔滴短路过渡动态过程。在此基础上 ,建立了过程的数学模型。模型包括 :电弧弧长变化模型、电弧非线性负载模型和弧焊电源—电弧系统模型。然后将这些数学模型转化成计算机仿真软件MATLAB环境下的Simulink仿真模型 ,并进行了仿真研究。仿真结果与试验结果的对比表明 ,所提出的模型建立方法是合理的 ,建立的模型是实用的 ;应用MATLAB可对熔滴短路过渡动态过程进行仿真分析。

CO_2短路过渡焊接熔池三维瞬态数值模拟

考虑CO_2短路过渡焊接过程中的随机性,建立了考虑熔滴熔池短路时刻、熔滴初始大小等因素的熔滴自适应模型.此外,采用非对称高斯热源模型来考虑电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,结合附加源项法考虑电弧压力、电磁力和浮力,采用连续表面张力模型计算表面张力,采用VOF方法追踪熔池表面,采用焓-孔隙度法考虑熔化凝固过程中的糊状区的动量损失,建立了CO_2短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.利用该数学模型计算6 mm厚低碳钢板的CO_2短路过渡焊接熔池的温度场和流场的瞬态发展,模拟和试验结果的短路间隔时间概率密度分布及焊缝成形吻合良好.

气体保护焊短路过渡熔滴成形的建模分析

提出了气体保护焊短路过渡过程中的熔滴成形的概念,并建立了模型。通过微距高速摄像技术和数字图像处理技术对熔滴成形过程中小滴状熔液所受的重力、电磁力以及表面张力提供的支持力进行了分析和定量计算,认为表面张力所提供的支持力远大于电磁力和重力共同导致的促使小滴状熔液下落的力。同时考虑了焊丝的熔化,认为以上因素最终造成小滴状熔液能以滴状的形态不断在焊丝端面进行扩展,形成熔滴。试验证明了熔滴成形这一模型的正确性。

基于图像处理的短路过渡过程稳定性分析

利用数字图像处理技术,对CO_2焊短路过渡过程的高速摄影图片进行了处理,获得了接触熔滴等效半径和残余熔滴等效半径的尺寸;分析了过渡频率和等效半径以及短路过渡过程稳定性的关系.结果表明,当熔滴过渡频率最大时,并未达到最佳焊接条件;残余熔滴等效半径在小范围内离散分布,其平均值在最优焊接参数时达到最小;接触熔滴等效半径平均值与过渡熔滴体积成正比,该值越小,表明过渡过程越稳定.

基于GMAW动态模型的短路过渡过程稳定性分析

基于已建立的CO2焊短路过渡模型,模拟了短路过渡的动态过程;预测了不同送丝速度下短路过渡频率、接触熔滴和残余熔滴等效半径、熔滴的速度和位移以及液桥的变化;分析了上述参数与稳定性之间的关系,并成功预测了最佳电弧点,为焊接过程的参数优化提供依据.结果表明,当熔滴过渡频率最大时,并未达到最佳焊接条件;在最优焊接参数下,残余熔滴等效半径达到最小,且熔滴振荡速度和位移变化范围较小;接触熔滴等效半径和液桥曲率半径越小,越有利于提高短路过渡的稳定性.

CO_2气体保护焊短路过渡熔滴尺寸的研究

利用高速摄影系统拍摄了CO_2气体保护焊熔滴过渡过程,借助高速摄影图像,通过椭球-球转换法精确测量了短路时的熔滴尺寸,分析了焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度和焊接速度对熔滴尺寸的影响。结果表明,熔滴尺寸与焊接电流成反比,与电弧电压成正比,随着焊丝伸出长度的增加,熔滴尺寸先减小后增大,在可焊的范围内,焊接速度几乎不影响熔滴尺寸。研究结果可为精确控制熔滴尺寸、提高焊接质量提供参考。

外加同步磁场对短路过渡CO2焊接过程的影响

短路过渡CO2气体保护焊由于低成本、高效率、便于实现全位置焊接,广泛应用在工业制造领域,但是在焊接过程中,特别是在较高的焊接电流下,存在许多诸如飞溅,成形差,过渡过程不稳定等问题.文中提出了一种通过施加同步磁场来改善焊接中存在的问题的新方法.研究了不同类型的燃弧段同步磁场对焊接过程的影响.用激光作为背光,采用高速摄像系统拍摄焊接过程,观察熔滴过渡过程,计算熔滴的大小和过渡频率等.结果表明,在纵向同步磁场的作用下,可以有效地减少燃弧时间;施加同步磁场后,熔滴过渡频率范围都得到不同程度的缩小,熔滴过渡过程更稳定,并且在纵向磁场Im(LMF)=200 A时,熔滴的过渡频率大幅增加;磁场作用下,带尖角的熔滴变为圆润无尖角的球形或椭球的熔滴,熔滴的尺寸减小.

铝合金冷弧焊接熔滴过渡行为分析

利用高速摄像系统和电流电压同步采集系统获得了5183铝合金焊丝冷弧以及传统短路过渡焊接过程的熔滴过渡高速图像及电流电压波形,并分析了熔滴过渡行为。通过对比冷弧焊接技术与传统短路焊接技术,发现冷弧焊接技术通过燃弧阶段电流控制,使短路过渡更早发生,有效缩短了熔滴过渡周期,减小了熔滴尺寸;通过短路阶段波形控制,降低了熔滴受到的排斥作用,增强了熔滴过渡的稳定性。同时,冷弧焊接技术降低了短路峰值电流,避免了短路结束瞬间的飞溅产生。采用送丝速度为8 m/min进行冷弧焊接时,燃弧阶段会发生瞬时短路,熔滴与熔池分离瞬间有时会造成飞溅。

高强度X80钢的GMAW熔滴过渡行为研究

高强度X80钢管道的主线焊接方式为GMAW,根焊时采用内部短弧控制。本文研究了X80钢的GMAW熔滴过渡行为,采用高速摄影设备,拍摄观察了熔滴过渡过程,并提取了短路过渡中对应的电信号,研究了它们之间的动态响应过程。研究发现,熔滴过渡过程中受电磁力的影响较大,合适的焊接参数可以使熔滴平稳过渡。

CO_2气体保护焊产生飞溅的原因及控制措施

熔滴飞溅是CO2气体保护焊影响生产效率、焊接稳定性和焊缝质量的主要因素。大滴过渡和短路过渡都会产生飞溅。分析飞溅的成因,采取有针对性的控制飞溅的有效措施,采用合理的焊接工艺、选择合理的焊接工艺参数降低飞溅率,对CO2气保焊有着十分重要的意义。

表面张力过渡焊接中飞溅规律的研究

研究了ＣＯ２气体保护条件下诸工艺因素对表面张力过渡时焊接飞溅的影响规律，并分析了其影响机理．试验表明，基值电流与送丝速度对飞溅率Ψ的影响最为显著．