磁场控制横向MAG焊接焊缝成型工艺的研究

横向焊接时由于熔化金属重力的作用,会引起熔池金属下淌,从而产生咬边以及焊瘤等焊接缺陷。为了解决上述问题,提出了通过外加磁场控制横向焊接焊缝成型的焊接新工艺,阐明了横向焊接磁场控制焊缝成型的原理。通过实验证明该控制方法的有效性和实用性。试验结果表明,当短路过渡焊接在192A时,未出现咬边和焊瘤等缺陷。从而使横向焊接的效率得到显著的提高。多道多层焊接时,可以明显减少焊接层数,缩短焊接时间。实现了横向焊接磁场控制焊缝成型的高效率MAG焊接新工艺。

TC4合金电子束焊接接头微观组织研究

对不同工艺参数电子束流焊接TC4钛合金焊缝显微组织进行分析,结果表明：电子束流工艺参数的改变对焊缝的相组成没有影响,却使得焊缝形状及其显微组织分布发生了改变,产生了焊缝显微组织梯度。焊缝夹角越大,焊缝上中下各部位马氏体针尺寸梯度越大。焊缝中显微硬度比母材硬度高HV30-50,热影响区中显微硬度呈梯度分布。

AZ31B变形镁合金CO_2激光焊接模式及焊缝成形特点

用CO2激光对4 mm厚的AZ31B变形镁合金进行了焊接试验,试验中出现了三种焊接模式:小孔焊、热导焊、模式不稳定焊。分析发现在一定参数范围内激光功率是焊接模式的决定因素。提出用正面熔宽与纵深段熔深的比值来表征小孔焊焊缝的形状特点,并对焊缝形状参数的影响因素进行了分析。发现焊接热输入是控制焊缝形状的最主要因素,而焊接速度变化引起的激光能量利用率的变化和激光功率变化引起的等离子体羽翼导热影响范围的变化也是焊缝形状的影响因素。在保证熔透的前提下,选择较低的激光功率、较高的焊接速度和较弱的焊接规范有利于获得深而窄的焊缝。

脉冲燃烧型焊条立焊纵向焊缝的组织

用脉冲燃烧型焊条对Q235钢进行了手工自蔓延立焊焊接,研究了立焊所形成的温度场与获得的焊缝合金组织。结果表明:脉冲燃烧型焊条中三段长度不同的高热焊药形成了三个有效熔池,两个低热造渣段只维持焊条燃烧和造渣而不形成熔池,在二者共同作用下每个熔池的温度场都不相同;焊缝合金相组成基本相同,但由于熔池温度场变化,造成从第一熔池到第三熔池晶粒逐渐减小,形成焊缝组织梯度变化,且第三熔池晶粒取向比第一和第二熔池明显;凝固后各熔池间存在明显的界面,在近母材端为冶金结合,而在近熔敷金属表面端结合较差,有轻微夹渣。

高压脉冲电子束的控制及其对焊缝形貌影响

研制出一台150 kV/30 kW高压脉冲电子束焊机,介绍了控制脉冲束流产生的偏压脉冲电源拓扑电路结构及脉冲束流频率、占空比、束流基值、束流峰值的调节控制技术.在0～1 kHz频率范围内,该电源可输出最大幅值200 mA的脉冲电子束束流,且工艺参数调节方便.分别采用脉冲束流与连续束流电子束工艺焊接了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,对不同工艺的焊缝形貌进行了对比分析.与连续束流电子束焊接工艺相比,采用脉冲电子束焊接工艺的焊缝熔深增加,深宽比增大;对于脉冲电子束焊接工艺,占空比给定时,随着束流频率增加,焊接缺陷减少.试验结果表明:脉冲束流频率、占空比是影响焊缝成形的关键工艺参数;脉冲调制方式控制偏压是获得高压脉冲电子束的理想控制技术之一.

脉冲熔化极气体保护焊研究现状与发展

针对脉冲熔化极气体保护焊的脉冲电流波形、形式、电弧长度控制和熔滴过渡信号检测与控制、焊缝成形等内容的研究现状进行了讨论。展望了脉冲熔化极气体保护焊的发展趋势。

焊缝形状计算机图像处理方法

提出了一种利用计算机和普通扫描仪进行焊缝的断面形状测量和处理的新方法，并介绍了作者开发的焊缝图像处理软件的使用。该软件可方便地测量焊缝的轮廓形状，并可给出焊缝形状的拟合二次曲线方程，为全面准确地描述焊缝形状提供参考。

激光-电弧复合焊接高强钢的性能

为了研究焊接参数对激光-电弧复合焊接性能的影响,采用了2 k W光纤激光器和MAG(熔化极活性气体保护焊)复合焊接780 MPa高强钢板,通过高速摄像机观察了熔滴过渡形式及激光(或电弧)先导的等离子体形态,研究了激光(或电弧)先导的特性、激光与电弧间距离、离焦量、MAG电流和熔滴过渡形式对激光-电弧复合焊接性能的影响.结果表明,电弧先导的焊缝成形更好;等离子体不仅影响焊缝形状,而且影响激光-电弧间最佳距离;激光与电弧间距对熔宽的影响较小;焊接电流影响焊缝形状和熔深,随着焊接电流的增加,熔深增加,当离焦量为-2 mm时熔深最大.

耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺

将耦合电弧钨极和GPCA焊方法结合,形成了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊方法,该方法可实现深熔深高速度焊接.对比分析了在较高焊接速度时常规TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和截面形貌,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可避免咬边和驼峰焊道的产生,并且焊缝熔深有所增加.耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验表明,焊缝熔深和熔宽随焊接速度的减小和外喷嘴位置的升高而增大,随着弧长和外层氧气流量的增加先增加后略有减小;随着焊接速度的减小,弧长和外层氧气流量的增大,焊缝咬边减轻,外喷嘴相对高度变化时焊缝均未出现咬边.

单道叠层堆焊中电弧及熔滴过渡行为检测和分析

弧焊快速成型中电弧形态及熔滴过渡行为对焊接过程的稳定性和构件成型性有较大影响。对平特性焊接电源单道叠层堆焊时的电弧形态及熔滴过渡行为的变化,建立了MIG单道叠层堆焊实验系统,并利用高速摄像采集了第一层和叠层焊接时的电弧形态和熔滴过渡行为,分析了叠层焊接时电弧长度较第一层的电弧长度出现明显缩短的原因,解释了叠层焊接过程中熔滴过渡比第一层焊接时困难的机理。结果表明:叠层焊接时电弧缩短是因为电弧形态变化使电弧特性曲线发生变化,所以不会出现电弧自调节现象,而干伸长增加,干伸长分压变大,其共同作用导致弧压变小。叠层焊接时电流的减小,导致电弧总机械力减小,使熔滴过渡频率下降,熔滴尺寸增大。

螺旋埋弧焊管焊缝形状控制与优化数据库

基于可视化开发工具Visual Basic 6.0中文企业版和Access2003数据库管理系统,开发出了螺旋埋弧焊管焊缝形状控制与优化工艺数据库。该系统以长期生产实践和科学试验中的数据和结果,即,对不同工艺条件下获得的焊缝形貌及其评价为依据,建立相应的数据库和图库。该数据库包括基本情况、焊接材料、工艺因素、焊接规范、结构因素等板块,与焊缝形貌的评价相对应,可对数据进行科学的存贮、更新、增减、打印输出等操作,并能依据用户的不同需求,根据材质、厚度、直径等进行单条件或组合条件的查询,根据查询结果分析对比,获得优化的工艺参数。

工艺参数对堆焊熔敷成形极限倾角的影响规律

为了研究堆焊熔敷成形的极限倾角及送丝速度和堆焊速度对其的影响规律,采用MIG堆焊熔敷工艺进行单道多层成形试验,从焊缝形状变化及熔滴过渡方式的角度研究分析了成形极限倾角与工艺参数之间的关系.结果表明:极限倾角的大小主要由堆焊电流的大小决定并与成形焊缝形状有关,工艺参数对极限倾角的影响主要是通过改变堆焊电流、进而改变熔滴悬空部分所受力的平衡来实现的;在沿焊道方向上成形极限倾角为45°,且不受送丝速度和堆焊速度变化的影响.在垂直于焊道方向上,极限倾角随送丝速度的增大总体上呈减小趋势,随堆焊速度的增大呈先增大后减小趋势,当堆焊速度在18～21 mm/s时有最大值50°.

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8. 0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明:激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3. 17～3. 33 kW,焊接速度1. 30～1. 40 m/min,送丝速度4. 0～4. 23 m/min,离焦量3. 1～4. 5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。

预测焊道形状及选择最佳规范的一种方法

本文研究了一种使用数据库及回归分析技术在电弧焊中预测焊道形状及选择最佳焊接参数的方法。利用新开发的系统,当输入基本焊接条件后,可实现预测焊道尺寸;由固定的焊道尺寸来预测合理的焊接规范;数据库中未存储相关的焊道尺寸时,可能提供一个关于坡口设计及规范选择的标准施工方案。

2A14-T4铝合金搅拌摩擦焊焊接热输入对焊缝表面成形的影响

针对4.80 mm厚的2A14-T4铝合金板,通过调节搅拌摩擦焊的焊接参数来改变焊接热输入,研究了焊接热输入对焊缝表面成形的影响。结果表明:下压量、转速和焊接速度等单一焊接参数的改变均会改变焊接热输入;热输入的高低会影响焊缝表面成形,且该热输入存在一个适合的范围,相应得到良好的焊接成形。

纯钛TA2薄板双钨极氩弧焊焊接工艺

针对1.24mm厚纯钛TA2薄板进行双钨极氩弧焊堆焊,研究焊枪倾斜角度和电极间距对电弧耦合、焊缝成形的影响,利用高速摄影和电信号采集系统分别对电弧形态、电流和电压波形进行分析,揭示纯钛TA2薄板高速焊焊接缺陷形成和抑制机理.结果表明,电极间距在11~15mm,电弧干扰小,焊缝成形良好;两个焊枪呈大致对称倾斜分布,液态金属后向流动被抑制,无明显咬边现象,焊缝成形良好.采用合理的工艺参数进行TA2薄板双钨极氩弧对接焊,焊接速度可达3m/min,接头抗拉强度为434MPa,断后伸长率为31.4%,拉伸试样断裂于母材.

马鞍形端面、立面热丝TIG堆焊机

核电站核岛主设备压力容器出口、入口法兰内壁及端面(马鞍形)不锈钢堆一直以来采用手工焊接,焊接强度大,焊缝效率低,焊缝质量不易控制。基于此问题开发了马鞍形端面、立面热丝TIG堆焊机,通过多轴控制系统与变位机等周边装置配合,实现了工件参数化输入,自动生成焊接程序,实施自动焊接的转变,解决了生产中的实际问题。

爬壁机器人高效焊缝修形方法

为满足爬壁机器人对钢结构件表面补焊焊缝修形作业对切削力和修形效率的特殊要求,分析了磨削、铣削的切削力和修形效率特点,提出了一种介于磨削和铣削之间的"铣锉"方法,设计了一种呈沿圆周均匀交错离散多微三面刃结构的"铣锉"刃具,并通过建立切削力和修形效率计算模型分析得出该方法具有相对切削力小、修形效率高的特点。初步试验结果表明:当切削功率约为173 W时,材料去除率为25mm3/s,平均法向力约为64N,平均切向力约为49N。

基于多种群遗传算法与神经网络的激光-电弧复合焊接焊缝形貌预测

在激光-电弧复合焊接试验中,利用神经网络来模拟预测焊缝形貌时,由于众多的焊接工艺参数以及模型输出参数使得预测结果和试验真实形貌误差较大,而且模型对焊接参数变化不灵敏。因此,引入多种群遗传算法对神经网络进行初始权值和阈值逐代优化,可以避免未成熟的收敛问题,使得优化后的模型对焊缝形貌预测具有较高精度。同时,将模型的输入参数和输出参数转换,得到利用熔深、熔宽、余高三个形貌尺寸参数来预测焊接工艺参数的网络模型。综合上述模型得到一套由理想熔深、熔宽、余高的焊缝形貌尺寸对应的焊接工艺参数,进而模拟出具体的焊缝形貌曲线图的系统。通过优化模型预测的形貌和实际形貌对比,预测误差在5%以内,参数转化后,优化的预测模型误差在3%左右。结合两个预测模型的预测系统,最后得到的预测形貌和实际形貌误差在10%左右。此系统可以避免大量的试验,大大缩短复合焊接研究周期,对焊接工艺参数优化具有重要意义。