变极性等离子焊设备控制系统研究

根据变极性等离子焊机的发展方向,提出了双电源等离子焊设备的设计方案,其中主电路采用逆变技术,控制系统则采用单片机控制技术代替传统的模拟控制技术.通过控制定时器8253的输出改变IGBT的通断时间,实现对变极性等离子弧焊设备电流频率、正负半波导通比的调节和控制.实验表明,以单片机80C552为核心组成的变极性等离子弧焊设备控制系统硬件设计简单,调节方便,显著提高了系统的可靠性.

铝合金变极性等离子焊阴极清理规律研究

变极性等离子弧焊是近年来发展起来的用于铝及其合金焊接的一种新方法,其核心问题之一是如何合理利用阴极清理作用并减少钨电极烧损。采用自行研制的变极性等离子弧焊设备对阴极清理作用效果及其相关因素进行了研究,找到了其一般规律。

基于keilC51实现对变极性等离子焊控制系统编程

KeilC51是一种结构化的语言,具有灵活、高效等优点。利用C51对变极性等离子焊控制系统编程表明,同汇编编程相比,整个程序可读性和结构化较好,算法的实现也较汇编语言简单。可完全满足变极性等离子弧焊设备对电流频率、正负半波导通比等参数的调节和控制的要求。

补焊对5A06铝合金变极性等离子焊接接头的影响

本文通过拉伸、金相检测等试验,对变极性等离子弧焊接接头及采用手工钨极氩弧焊分别进行了一次补焊、两次补焊的5A06铝合金变极性等离子焊缝焊接接头性能和组织进行了研究。结果表明：5A06铝合金变极性等离子弧焊缝出现缺陷时,可采用手工钨极氩弧焊进行补焊,补焊后焊缝抗拉强度有明显下降,但仍能达到母材抗拉强度下限值的90%。对比正常变极性等离子弧焊焊缝,补焊后焊缝区形成明显的枝晶网络,强化相β相及杂质相沿枝晶晶界析出,在晶内形成大量的空白区域,两次补焊后合金相沿晶界析出更为粗大,网状特征更为明显。

船用5083铝合金变极性等离子焊接头组织和性能

采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用A5000系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示:接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近;焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现:熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近的成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱部位。

变极性等离子弧立焊穿孔熔池的稳定建立

改进焊接工艺控制时序,编制起弧系统控制平台及信号采集程序。采用改进的起弧系统对2219铝合金和LF6铝合金薄板及中厚板进行变极性等离子弧立焊工艺试验,利用红外线测温仪检测起弧过程中焊接熔池区域附近的点随预热时间的温度变化,并把该曲线上的临界温度作为检测穿孔熔池是否形成的标志,计算机根据穿孔时刻的临界温度控制焊件行走的使能信号。研究表明：改进的起弧系统能够简化设备操作,提高自动化程度与工作效率；在穿孔形成的瞬间,检测点的温度有一个从高到低的突变过程(穿孔前的瞬间温度达到临界值),而且对于同一检测点,多次测量得到的临界温度基本稳定：起弧阶段向主焊接阶段过渡稳定,能够实现穿孔熔池的稳定建立,从而验证改进的起弧控制系统的可行性及可靠性。

镁合金变极性等离子缝焊接头微观组织分析

以5mm厚的变形镁合金AZ31B板材为主要试验对象,研究了变极性等离子缝焊的工艺特点。利用光学显微镜和X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段,对焊接接头进行了微观组织分析。结果表明:镁合金变极性等离子缝焊的焊接所得的接头热影响区窄、焊缝区晶粒细小、无Mg17Al12和其他杂质相的存在,无明显缺陷。

2219铝合金及变极性等离子接头的低温力学性能

通过拉伸试验,测定了2219-T87铝合金母材及其变极性等离子焊焊接接头不同温度下的力学性能。利用光学显微镜与扫描电镜等手段,对母材和焊接接头的微观组织及断口形貌进行了观察和分析,研究了低温对母材和焊接接头性能的影响。试验结果表明,该铝合金具有低温增强增韧现象,适用于低温条件下工作;VPPAW接头强度塑性提高的同时低温延伸率变化不大。探讨了低温对母材及焊接接头性能的影响机理。

一种实现变极性焊接电流波形的新方法

介绍了一种实现变极性焊接电流波形的新方法。正、负半波电流分别供电 ,在主弧负半波以冷却良好的铜喷嘴代替钨棒作阳极 ,既满足了对铝工件氧化膜清理的需要 ,又降低了钨电极的烧损 。

铝合金LB-VPPA复合焊接热源模型

激光-变极性等离子弧(Laser beam-variable polarity plasma arc,LB-VPPA)属双高能束新型复合焊接热源。采用Y4-S2型高速摄像检测了LB-VPPA复合焊接热源形态,在理论分析复合热源产热机理的基础上,利用Fortran语言对SYSWELD软件热源模型进行二次开发,建立能够实现正、反极性循环加载的LB-VPPA复合焊接热源模型。经与实际焊接熔池形状对比研究发现,熔池上部采用双椭球体热源,下部采用三维锥体热源,同时在小孔根部植入圆柱体热源的组合式热源模型与实际LB-VPPA复合焊接热源吻合。从模拟6 mm厚7A52铝合金板的VPPA焊和LB-VPPA复合焊接温度场分布结果发现,LB-VPPA复合焊能量更为集中,可以在平焊位置下实现穿孔型焊接。经实际焊接工艺试验验证了上述模拟结果的准确性。因此建立精确的LB-VPPA复合焊接热源模型对开展厚板铝合金LB-VPPA复合高效焊接提供强有力的理论支持。

2219铝合金FSW/VPPA交叉焊缝与VPPA焊缝组织对比研究

将6mm厚的2219铝合金经过搅拌摩擦焊后再进行变极性等离子焊接,获得交叉焊缝。对比研究交叉焊缝和单纯变极性等离子焊缝组织。结果表明,交叉焊缝熔合线处有气孔缺陷。由于搅拌摩擦焊后组织发生了强烈变化,因此交叉焊缝的微观组织较单纯的变极性等离子焊缝组织有了不同变化。而且交叉焊缝组织中的(α-Al+Al2Cu)共晶相分布较多,尺寸较大,θ(Al2Cu)强化相较少,这会降低接头的力学性能。

FSW线能量对2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头缺陷的影响

6mm厚的2219铝合金经过搅拌摩擦焊后再进行变极性等离子焊接,获得交叉焊缝接头。本文以搅拌摩擦焊转速与焊速的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的线能量,研究了不同搅拌摩擦焊线能量下对交叉接头气孔缺陷的影响。结果表明,随着搅拌摩擦焊线能量的提高,交叉接头处的气孔缺陷程度呈下降趋势。