高速列车底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验

进行高速列车铝合金底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验,对焊接接头的硬度、形貌、力学性能、显微组织进行分析。结果表明,焊接接头内部熔合良好,无气孔缺陷,焊缝形状狭长,呈上宽下窄形貌。焊接接头平均抗拉强度为230 MPa,达到母材强度的73.5%,拉伸断裂于热影响区。焊缝和热影响区软化区是焊接接头的薄弱部位。受激光焊接作用,焊缝组织为等轴晶和柱状晶,组织分布均匀且细小。

活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察

利用高速数字摄相机对涂敷活性剂与不涂活性剂条件下的熔池表面流体流动形态及等离子体行为进行观察。利用X射线实时焊缝数字观察系统,用钨粒子示踪法测试熔池流体流动的规律。试验结果表明,活性剂使电弧收缩、改变熔池流体的流动方向并使流体流动速度加快,有活性剂时的涡流流动速度比无活性剂的涡流流动速度增加4倍,强烈的熔池流体向内对流是活性剂钨极惰性气体保护电弧焊熔深增加的主要原因,验证了数值模拟得到的结果。

外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型

在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场 GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式 ,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型 .该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用 ,使之更能接近外加纵向磁场 GTAW焊接的实际 。

考虑金属蒸汽的定点活性钨极惰性气体保护焊电弧与熔池交互作用三维数值分析

建立包括钨极、电弧和阳极的定点活性钨极惰性气体保护(Activating tungsten inert gas,A-TIG)焊电弧熔池交互作用统一数学模型。通过麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程的耦合求解,得到了电弧和熔池的温度、等离子体运动速度、熔池流动速度、电弧压力、电势、电流密度和金属蒸汽分布等结果。因为在A-TIG焊中,熔池的内向流动造成了大量的热被传入到熔池底部,热量的利用率更高,导致焊接熔池的表面温度比TIG焊的表面温度要高,从而引起了金属蒸汽浓度的增加,所以考虑金属蒸汽的A-TIG焊的电弧等温线较考虑金属蒸汽的TIG焊的电弧等温线有一定程度收缩。结果表明,考虑金属蒸汽对A-TIG焊熔深的模拟结果具有一定的影响,熔深减小约6%,该结果与有关试验研究结果吻合良好。

钨极惰性气体保护焊焊枪运动姿态的传感与验证

针对实时准确传感反映焊工焊接经验及技能的焊枪运动姿态问题,设计组建了基于有线惯性测量单元的姿态传感实验系统,以实时获得焊枪姿态的原始数据,并进行了惯性测量单元输出精度的静、动态标定实验.为获得焊枪钨极尖端的空间运动姿态数据,建立了惯性测量单元-万向节-熔池三者间的坐标转换数学模型,并通过实验对其准确性和合理性进行验证.结果表明:惯性测量单元的输出精度为0.01°,其相对自身x、y坐标轴的夹角α和β的测量误差均小于1.2°,与z轴的夹角γ的最大测量误差为1.05°,满足焊枪姿态角的测量要求;所建立的焊枪姿态角转换数学模型合理,能够获得可接受误差范围内的有效焊枪钨极尖端空间姿态角.

钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面特征参数的激光视觉测量

针对现有的钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面测量方法难以应用于强弧光、高温辐射、液态金属表面镜面反射等问题,提出一种激光视觉测量法.利用小功率点或线阵模式结构激光照射覆盖整个熔池表面,采用高速摄像机实时采集经熔池液态金属表面反射畸变的激光图像.设计图像处理算法提取成像激光点位置坐标,建立与投射激光点位置坐标的空间转换数学模型,离线获得熔池三维自由表面的几何特征参数值,对比实测凝固熔池表面对应参数值发现,所提取的几何特征参数值与实测值吻合较好,熔宽、长度和凸度误差分别为0.8%、0.6%和4.7%,证明激光视觉法能够实现熔池自由表面三维信息的动态测量,为采用几何特征参数调整熔池自由表面形貌变化控制焊缝成形及缺陷提供一种新方法.

基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析

基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系,以及连续谱对标准温度法的影响,并对标准温度法的曲线进行修正;利用具有高速摄影的电弧光谱采集系统拍摄氩原子波长为794.8nm的特征谱的电弧图像;根据修正后的标准温度法计算直流钨极惰性气体保护焊的电弧温度场分布,对修正前、后的电弧温度场加以比较.结果表明,考虑连续谱时,电弧的温度有所升高.结合光谱仪拍摄的电弧谱线强度分布规律表明,连续谱对氩原子波长为794.8nm的特征谱的温度计算结果影响较小.

基于电弧光谱的钢熔化极惰性气体保护焊质量判识

通过对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)电弧光谱分布进行采集,研究其光谱分布的基本特征,并基于光谱分布的分析,通过预设干扰因素,对不同特征谱段光谱信号随焊接过程的变化进行采集,寻求MIG焊接质量在线光谱测控的理论依据和工程实现。研究结果表明,MIG焊电弧光谱在不同谱段存在金属谱线和Ar谱线聚集区。在不同弧长下的不同熔滴过渡形态,其光谱信号在特征谱段得到明显反映,电流变化引起的焊道变宽也有很好的特征信号;不同干扰因素引起的焊接缺陷,在焊接电弧光谱信号不同谱段的分布和变化规律不同,通过对特征谱段信息的采集,可以获得关于焊接过程信息的特征信号,从而实现对MIG焊接质量的分类判识。

反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.1钢钨极惰性气体保护焊工艺研究

反应堆压力容器用材料主要是Mn-Mo-Ni钢,其压力边界焊缝使用的焊接方法仅为焊条电弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)。为了提高焊接质量、减少清根的工作量,进行了反应堆压力容器Mn-Mo-Ni(SA-508 Gr.3 Cl.1)配套钨极惰性气体保护焊(GTAW)工艺的研究,并完成了焊接工艺评定试验。研究结果表明,钨极惰性气体保护焊可用于反应堆压力容器产品焊接。

高压干法水下熔化极惰性气体保护焊电弧声数据采集与分析

设计了高压干法水下熔化极惰性气体保护焊(MIG)电弧声采集硬件系统,研究分析了不同环境压力对声音信号的影响规律,并进行了不同压力环境下的传声器校准;采用LabVIEW软件编程,同步采集焊接过程中的电弧声和电流、电压信号,在时域和频域两方面分析高压干法水下MIG焊接过程中不同环境压力下的电弧声信号特征,为电弧声在高压干法水下MIG焊接质量监控中的应用奠定基础.

手工钨极惰性气体保护焊焊枪姿态的三维传感与分析

针对焊工不能准确描述焊枪姿态调节的经验问题,根据焊枪姿态传感原理开发了基于LabVIEW软件平台的姿态角测量系统,完成了焊接过程中焊枪姿态角测量系统的研制,并采用德国CLOOS公司的弧焊机器人对所设计的姿态角测量系统进行标定与分析.结果表明,所设计的姿态角测量模块的姿态角β与γ和的均方根误差为0.019 6°,姿态角β与α和的均方根误差为0.031 7°,姿态角α与γ和的均方根误差为0.105 8°.通过采集并分析较为熟练的焊工与新手焊工在手工钨极惰性气体保护焊焊接过程中的焊枪姿态数据表明,较为熟练的焊工与新手焊工对焊枪姿态的控制主要体现在姿态角α和β的不同,两者的γ角差异较小,姿态角测量模块能够满足焊枪姿态测量的需要.

基于自动化控制的熔化极惰性气体保护焊焊接电源设计及实验测试

为实现焊接电流波形和电弧电压的精确有效控制,将DSC系统和FPGA系统用于熔化极惰性气体保护焊焊接电源的硬件和软件设计中,分别用于实现模糊控制电弧电压和变参数PI控制电流波形。通过实际测试表明,采用该控制系统进行实际焊接具有焊接过渡平稳、焊接质量较高及焊缝表面光洁度好等特点,并且实现了电流波形和电弧电压的稳定控制,从而为全数字化熔化极惰性气体保护焊焊接电源控制系统的设计与开发提供了参考。

钨极惰性气体保护焊和金属惰性气体保护焊AA6082-T6管状接头显微组织与力学特性的对比研究（英文）

采用钨极惰性气体保护焊和金属惰性气体保护焊两种工艺对T6态AA6082合金管进行焊接,比较所得焊接接头的显微组织特性和力学性能。利用光学显微镜,拉伸测试和显微硬度测试研究焊接工艺的影响。结果表明,由于形成了细小的等轴晶且枝晶间距较小,TIG焊接接头的拉伸强度比MIG焊接接头的拉伸强度高,强度可提高25%。在焊接效率方面,TIG焊接可得到更可靠的强度,与MIG焊接相比,其强度可提高25%。两种焊接工艺焊缝区的硬度都大幅度降低,这是由于高温时材料发生了相变。MIG焊接样品的硬度较低,为1.08GPa。MIG焊接接头的热影响区比TIG焊接接头的稍大,这是由于单位长度的热输出更大。

双弧脉冲惰性气体保护焊耦合电弧稳定性控制

针对双弧脉冲惰性气体保护焊(MIG)的特点和控制要求,提出了视觉反馈并控制主弧弧长来稳定整个耦合电弧的控制策略.在此基础上,搭建了基于xPC的双弧脉冲MIG焊实时控制系统,设计了主弧弧长视觉提取方案,并进行了基于视觉反馈的耦合电弧稳定性控制实验.结果表明,通过视觉传感并控制主弧弧长的稳定来保证整个耦合电弧稳定的控制策略是可行的,能够满足双弧脉冲MIG焊的控制要求,保证焊接过程的稳定进行,焊接效果良好.

惰性气体保护焊应该如何加强保护

自从近代科技开始发展以后,各国都在科技研究方面下了很大的功夫,各领域顶尖人才也被高薪聘请,各国都重视科技力量的发展。当今时代综合国力的竞争就是经济与科技实力的竞争,所以各国都非常看重科技的发展,科学家也是备受重视。从广义来讲,科技就是能造福人类,帮助人类前进的技术;从狭义来讲,科技就是物理、化学、数学等基本研究。本文主要浅析惰性气体焊接如何加强保护。

2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊的焊缝成形模糊控制系统

以航天薄壁结构件用2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊(GTAW)为背景,设计和研制了一套基于多信息传感的机器人变极性GTAW焊缝成形模糊控制系统.采用视觉传感系统实时获取焊缝的间隙和错边量,并利用相应的图像处理方法获取液态2219铝合金熔池的正面特征信息;采用模糊逻辑控制方法进行焊缝参数的在线调整和补偿控制,以确保焊缝熔透及其成形的均匀性.结果表明,对于厚度为8mm的2219铝合金对接焊,采用所设计的模糊控制系统能够根据焊缝的间隙量和错边量来实时调整焊接电流和送丝速度,使其熔池正面宽度较为稳定,从而保证了焊缝熔透及其成形均匀.

基于原位测量的钨极惰性气体保护焊焊接过程高温应变表征与计算

采用数字图像相关(DIC)方法与有限元法相结合模拟钨极惰性气体保护焊(GTAW)焊接过程高温应变的演化规律.利用DIC方法获得整个焊缝热影响区的高温应变,并用ABAQUS软件模拟计算GTAW焊接过程的温度场和应变场,将计算结果与DIC方法所得高温应变进行对比.同时,通过原位测量焊缝热影响区的高温应变,验证了DIC方法表征焊接过程高温应变的可行性以及有限元法模拟结果的合理性.

大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明:焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。

SUS304不锈钢薄板激光焊与惰性气体保护焊的焊接变形和残余应力的比较

为了定量比较激光焊(LBW)与惰性气体保护焊(MIG)导致的焊接变形和残余应力的差异,以厚度为4 mm的SUS304不锈钢焊接接头为研究对象,基于有限元软件MSC.Marc,在同时考虑材料和几何非线性的情况下,开发热-弹-塑性有限元方法对两种不同焊接方法所引起的焊接变形和残余应力进行了数值计算。同时采用小孔法和三坐标测量法分别测量了MIG接头的焊接残余应力和变形。结果表明无论是焊接变形还是残余应力,试验结果与仿真计算的结果都有很好的一致性,从而验证了本研究所开发的计算方法的有效性。基于数值模拟的结果可知,与MIG相比,采用LBW可以使薄板的焊接面外变形降低75%左右;LBW导致的纵向残余应力峰值与MIG相比差别不大,但高拉伸应力的分布范围降低了50%左右;对于横向残余应力,无论是峰值还是高拉伸应力的范围,LBE均远小于MIG。此研究得到的结论对于大量推广激光焊用于不锈钢薄板焊接变形与应力的控制提供了借鉴作用。

Inconel 718合金钨极惰性气体保护焊的热循环（英文）

采用热动源模型和瞬态热分析相结合,并借助于有限元方法,确定在Inconel 718合金板上应用钨极惰性气体保护焊获得的焊接热循环和等温截面。Rosenthal厚板模型和有限元分析结果显示,焊接热循环与实验值较相近。与实验曲线相比,用双椭圆模型热分布数值模拟确定的等温截面其拟合效果优于高斯模型。为了分析不同冷却速率下熔融区和热影响区显微组织的转变,进行维氏显微硬度测量(由横截面硬度分布曲线和纵截面硬度分布映射图表示)。与基体材料的显微硬度(～350 HV_(0.2))相比,热影响区(～200 HV_(0.2))和熔融区(～240 HV_(0.2))的显微硬度降低,这是由于根据连续冷却转变曲线,γ″相(镍基体)的不均匀溶解过程生成Laves相、δ相和金属间化合物过渡相,使熔融区的硬度值降低。