工业机器人铝合金双脉冲MIG焊工艺参数匹配对焊缝的影响

目的:为提高工业机器人铝合金双脉冲MIG焊焊接质量,探究频率匹配占空比对焊接质量的影响,获得焊接效果较好的工艺参数。方法:采用双脉冲MIG焊对3 mm厚的ER6061铝合金板材进行焊接,观察焊缝表面成形,分析焊接接头几何形状、焊接电信号和金相组织。结果:在电流70 A、焊接速度40 cm/min、峰基比50%条件下,频率为2 Hz、占空比为30%时,焊缝表面成形良好,无咬边、塌陷现象,电信号稳定,可实现稳定焊接;结论:固定频率为2 Hz时调节占空比,熔宽、熔深随占空比的增大变化较明显;固定占空比为30%时调节频率,焊接效果较好;为铝合金焊接技术工艺参数匹配及提高焊接质量提供参考与借鉴。

铝合金双脉冲MIG焊过程的温度及应力变形模拟

针对6061-T6铝合金薄板T型接头的双脉冲MIG焊,采用弹塑性有限元方法对其温度场与应力-应变场进行模拟,并将热输入简化为以低频脉冲频率在强、弱脉冲之间周期性转换的热源,同时运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明:焊后T型接头的残余应力主要集中在焊缝处,其最大值为273 MPa,导致受热侧翼板产生了1.61°的角变形。焊接过程中的温度场和应力场均以低频脉冲频率周期性变化,与强脉冲群相比,弱脉冲群阶段的熔池温度较低且体积较小,而熔池及周边金属的受力较大。强、弱脉冲之间的周期性转换引起熔池尺寸及受力的周期性变化,有利于鱼鳞状焊缝和细小均匀的焊缝组织的形成。熔池尺寸、焊接热循环曲线以及T型接头焊接变形的模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模拟的可靠性。

焊丝成分对6061-T6铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响

用ER4043焊丝和ER5356焊丝对6061-T6薄板铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:用ER5356焊丝焊接时,6061-T6铝合金接头的屈服、抗拉强度及断后伸长率均高于以ER4043焊丝作为填充的焊接接头,前者的焊接系数为0.72,而后者仅为0.65;两者焊接接头的显微硬度均以焊缝为中心近似对称分布,最低值出现在接头热影响区中的淬火区,ER5356焊丝焊接时接头的硬度较ER4043焊丝高;以ER5356焊丝作为填充时,6061-T6铝合金的焊缝为细小的铸态组织,枝晶相对较细,而用ER4043焊丝焊接时,焊缝为粗大的铸态组织,且枝晶较发达,两者熔合区的近缝侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织。与原始母材相比,热影响区的晶粒产生一定程度的粗化。两者淬火区的晶粒内虽然都产生少量的二次相,但以ER5356焊丝作为填充时淬火区中的二次相较细小,且呈弥散分布。

热输入对铝合金双脉冲MIG焊接头性能的影响

采用双脉冲MIG焊技术对6061-T6铝合金进行对接连接,研究热输入对焊接过程、接头显微组织结构及力学性能的影响.结果表明,在一定热输入范围内,双脉冲MIG焊焊接过程稳定,飞溅极少,焊缝呈现为美观的鱼鳞纹.热输入较小时,焊接接头存在明显的未熔合和气孔缺陷,造成抗拉强度较低.随着热输入的增加,焊接接头的热影响区宽度和熔合区晶粒尺寸逐渐增大,未熔合和气孔缺陷减少,抗拉强度显著提高.

双脉冲MIG焊对2219Al-Cu合金焊缝组织及性能的影响

研究了双脉冲MIG焊工艺对2219高强铝铜合金焊缝组织及性能的影响,通过正交试验确定了适合于2219铝铜合金焊接的最佳脉冲MIG焊工艺参数。实验结果表明,采用上述工艺参数焊接,焊缝金属中得到了大量细小的等轴晶组织,柱状晶的数量明显减少,提高了焊缝金属的力学性能。

铝合金双脉冲MIG焊熔宽控制

针对铝合金中厚板恒定规范焊接过程中的热积累效应强、焊缝熔宽逐渐变宽甚至出现焊塌等问题,提出了基于视觉实时传感的熔宽变化,并通过改变周期性双脉冲中的高能脉冲时间即双脉冲占空因数来调节热输入进行熔宽控制的方法,并建立了基于Labview的熔宽视觉传感和xPC Target实时目标环境的快速原型控制系统来进行闭环控制.结果表明,所建立的视觉传感及快速原型系统具有很好的快速响应性能.采用可调的周期性双脉冲工艺可有效减少母材热输入,使焊缝熔宽得到有效的控制,且焊缝成形美观.

热输入对7075铝合金双脉冲MIG焊接接头显微组织及力学性能的影响

采用双脉冲MIG焊对6.35 mm厚7075-T651高强铝合金进行焊接。通过宏观形貌与金相观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析、拉伸试验以及硬度测试,研究了焊接热输入对焊接接头组织及力学性能的影响。结果表明,随着焊接热输入的增加,焊缝区组织出现晶粒粗化,主要强化元素Zn蒸发烧损,强化相析出量减少,力学性能明显下降;焊接接头断裂形式呈现沿晶断裂与穿晶断裂的混合断裂,小的热输入下焊接接头断口韧窝中出现更多的第二相粒子;焊接接头软化程度与焊接热输入有着显著联系。

铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺

针对恒规范铝合金焊接时,随着母材热输入的增加,母材热积累效应会不断增强,焊缝熔宽会随之变宽甚至出现焊塌的问题,采用基于xPC Target的实时目标环境,设计了铝合金可变双脉冲MIG焊试验平台,并进行了铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺方面的试验研究。试验结果表明:当双脉冲中的低能脉冲在每个周期中所占的比例从0%不断增加到80%时,通过降低每个周期的平均电流而减少的母材热输入,可以补偿母材增强的热积累效应,从而有效地控制焊缝熔宽。焊缝成形美观,焊接效果良好。

基于WiFi无线通信的双脉冲MIG焊手持终端

鉴于当前双脉冲MIG焊接设备操控方式的种种不便性,如显示屏固嵌于设备之上造成的不便移动、显示屏的反光造成的读取视角困难等,开发了一种便携的且可进行无线通讯的手持终端,它主要包含通讯模块的开发、焊接过程工艺参数的监控的实现、可显示及修改参数的设置等,同时从硬件、软件及WiFi三个模块进行了相关研究工作。该手持操作终端的开发,提高了焊接操作人员在焊接过程中对焊接参数的读取及修改等工作的方便及舒适性。

弧长控制对铝合金双脉冲MIG焊的影响

采用奥地利FRONIUS公司生产的TPS2700型数字化逆变焊机,对2.5 mm的薄板铝合金进行了双脉冲MIG焊接试验。通过HANNOVER焊接质量分析仪对双脉冲MIG焊接电信号进行检测分析,获得了低能脉冲弧长修正(AL1)和高能脉冲弧长修正(AL2)的变化对铝合金双脉冲MIG焊接过程稳定性及其焊接质量的影响规律,即在薄板铝合金双脉冲焊接时,需低能脉冲弧长修正和高能脉冲弧长修正分别调节,并采用比厚板焊接参数略大的弧长控制参数才能获得稳定的焊接过程和良好的焊接质量。

双脉冲MIG焊专家数据库的曲线拟合方法研究

针对双脉冲MIG焊专家数据库的开发,提出一种新的数据拟合与判定方法。首先通过工艺试验得到给定电流和送丝速度相匹配的50组数据,在Matlab软件中按不同阶数的曲线拟合方法来拟合这些数据,以R-square、Adjusted R-square、RMSE三个指标评判曲线拟合的线性度和误差控制能力,选取最优阶数的拟合曲线,根据最优拟合曲线即可得到给定电流与送丝速度相匹配的完整专家数据库。试验验证,通过该方法生成的专家数据库能较好地实现数字化焊机一元化控制功能,选取其中的参数进行试焊,焊接过程稳定,无顶丝、回烧现象,焊接质量良好。

6061-T6铝合金薄板双脉冲MIG焊动态组合热源模型

为准确得出铝合金薄板双脉冲熔化极惰性气体保护焊(双脉冲MIG焊)焊接温度场分布特征,提出一种基于铝合金薄板全熔透焊接热量分布及焊缝成形特点的动态组合热源模型,通过编写子程序,对有限元软件进行二次开发,实现动态组合热源模型在空间上的分布加载,得出仿真过程焊缝形貌及温度场分布特征.对2 mm厚6061-T6铝合金薄板进行双脉冲MIG焊对接焊接实验,得出焊缝形貌特征并记录测温点温度数据,绘制测温点的热循环曲线.对比仿真与实验结果发现,对于铝合金薄板全熔透焊接,利用动态组合热源模型得出的焊缝形貌与实际焊缝形貌拟合较好,温度场仿真误差在允许范围内,最大误差点出现在距焊缝20 mm处,最大误差为12.25%.

铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计与工艺研究

针对铝合金焊接性差的缺点,以TMS320LF2407A芯片为控制核心,从硬件电路、控制思想、软件抗干扰、起弧波形等方面进行了铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计。试验结果表明,该控制系统波形控制稳定一致性好,自行设计的大能量起弧波形控制程序起弧可靠、效果良好;同时熔池搅拌能有效减少气孔等缺陷的发生几率,可获得美观的鱼鳞纹焊缝;在一定范围内,焊缝外观与焊接速度直接相关,随着焊接速度的提高,焊缝的鱼鳞状波纹明显增大,成形宽度明显减小;增加焊接电源的能量密度是提高焊接接头性能的有效途径。

AA7075超硬铝合金双脉冲MIG焊-机械振动联合工艺优化

使用双脉冲MIG焊-机械振动联合工艺对6.35 mm厚的AA7075-T651超硬铝合金板材进行焊接,采用正交试验优化了工艺参数。采用万能拉伸试验机、金相显微镜及X射线衍射仪对最优工艺参数的焊接接头进行拉伸性能测试、显微组织观察及物相分析。结果表明,当振动频率为40 Hz、振动幅度为0.08 mm、焊接电流为190 A、焊接速度为0.78 cm/s时,接头具有最高的抗拉强度,为352.6 MPa。最优参数下有振动的焊接接头晶粒尺寸比无振动的小。

双脉冲MIG焊对2195Al-Li合金焊缝组织及性能的影响

研究了双脉冲MIG焊工艺对2195高强铝锂合金焊缝组织及性能的影响,通过焊后热处理工艺大幅提高了接头的力学性能。实验结果表明,在合适的双脉冲MIG焊工艺参数下,焊缝金属得到了大量的细小等轴晶组织,柱状晶数量明显减少,接头力学性能得到了提高。510℃×1h固溶+150℃×11h时效焊后热处理后,接头性能得到进一步提升。

正弦波与双脉冲MIG焊薄片铝合金方法对比研究

针对铝合金焊接控制参数的优化、鲁棒性以及焊接过程稳定性等问题,尤其是薄片铝合金易焊穿等难题,本文通过引入时间振幅系数kAt、电流振幅系数kAI、降能系数kt、强脉冲群降能系数ktq、弱脉冲群降能系数ktr及电流增强系数kI等,分别建立了非对称正弦波调制脉冲MIG焊和双脉冲MIG焊的通用参数关系式,并分别对厚1 mm的薄片铝合金进行了焊接试验,验证了其可行性。试验对比表明:双脉冲MIG焊方法可以参照非对称正弦波调制脉冲MIG焊方法选定参数,但前者比后者有明显的劣势,因其焊接工艺参数取值要求准确严格,以致其偏差范围要求过小,鲁棒性差,不易操控等。所建立的通用参数关系式及其可行性试验,为研制能稳定进行薄片铝合金焊接的高性能焊接设备提供了新的理论与试验基础。

热输入对铝合金双脉冲MIG焊气孔缺陷的影响

焊接气孔作为一种典型的焊接冶金缺陷,为研究热输入对焊缝气孔缺陷生成的影响,采用双脉冲MIG焊技对厚度为3mm的6082铝合金薄板进行对接连接,并基于ANSYS软件平台对焊接温度场进行非线性分析与模拟。研究表明,铝合金双脉冲MIG焊所生成的气孔缺陷主要聚集在熔合线以及中心线附近;且在一定热输入范围内,随着焊接热输入的增大,最高加热温度与熔池熔点温度以上停留时间相应增加,一方面促进了气泡逃逸,另一方面减少外部杂质气孔在焊缝中残留的可能性,抑制气孔缺陷的形成。

双脉冲MIG焊对5052铝合金焊接接头力学性能的影响

研究了双脉冲和单脉冲MIG焊对5052Al-Mg合金焊接接头力学性能的影响。结果表明,在合适的双脉冲MIG焊工艺参数下,获得了美观的鱼鳞纹焊缝表面,焊缝金属为大量细小的等轴晶组织,接头力学性能得到提高。相比于单脉冲焊获得的接头,双脉冲焊接接头的焊接系数更高,达到93.3%,焊缝区硬度值得到提高,接头冲击韧性也更优。此外,还通过微型剪切试验研究了接头的微区力学性能,这也为铝合金焊接接头力学性能的评定提供了一个简单、快速且有效的方法。

6082-T6铝合金CMT+P焊与双脉冲MIG焊的接头组织及性能对比分析

对3 mm厚6082-T6铝合金型材采用冷金属过渡+脉冲焊(CMT+P)和双脉冲熔化极气体保护焊(MIG)两种焊接工艺进行了对接接头焊接试验,并对这两种工艺获得的焊接接头的力学性能和微观组织进行了评价。结果表明:采用CMT+P焊接工艺获得的焊接接头的强度优于双脉冲MIG焊接接头的强度;CMT+P焊焊缝软化现象较双脉冲MIG焊有明显改善;CMT+P焊焊缝熔合区比双脉冲MIG焊的焊缝熔合区窄,焊缝区晶粒更细小均匀,在双脉冲MIG焊缝热影响区产生晶间液化裂纹。采用CMT+P焊可以获得更优良的6082-T6铝合金型材焊接接头。

直流双脉冲MIG焊对5A06铝合金焊缝组织和性能的影响

针对5A06铝合金薄板采用传统TIG和MIG焊接工艺时出现焊接效率低、接头性能难以满足使用要求的问题,采用直流双脉冲MIG焊对5A06铝合金平板试样进行焊接试验。利用拉伸试验机、扫描电子显微镜和光学显微镜等实验设备研究直流双脉冲MIG焊工艺对5A06铝合金焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:当送丝速度为5 m/min、焊接速度为50 cm/min,脉冲频率为3 Hz、气体流量为25 L/min、焊丝干伸长为12 mm时,获得了美观的鱼鳞纹焊缝表面,焊缝区为大量细小的等轴晶组织,而且焊缝横截面气孔较少。焊接接头具有较好的抗拉性能,焊接强度系数达到90%以上。