旁路耦合三丝间接电弧增材制造成形特性

采用旁路耦合三丝间接电弧焊(bypass coupling triple-wire gas indirect arc welding,BCTW-GIA焊)进行Q345低碳钢增材制造.利用高速成像设备研究了旁路电流变化对电弧特性的影响,并观察了对应的焊缝成形特性.结果表明,随着旁路电流的增加,间接电弧占比逐渐减少,而直接电弧占比逐渐增加,焊接热输入逐步提升,焊缝的接触角逐渐减小.当旁路电流为155 A时,可在表面成形良好的前提下得到铺展性最优的单道焊缝.采用此参数进行单道多层增材得到了直壁墙体,沉积速率高达13.3 kg/h.该增材制造方法具有较高的熔敷效率和较低的热输入,有利于改善增材试样的显微组织,并提高试样的平均硬度.试样底部、中部及顶部区域的平均硬度分别为186.80,172.44,176.04 HV.

送丝速度对三丝间接电弧焊稳定性及焊缝成形的影响

三丝间接电弧焊是一种新型的间接电弧焊方法,由2个焊接电源和3根焊丝组成,工件不连接电源,电弧建立在焊丝之间。3根熔化极焊丝对于建立稳定的焊接过程提出巨大挑战,确定稳定的焊接工艺参数区间十分必要。文中主要分析了送丝速度对电弧稳定性以及焊缝成形的影响,确定了稳定的焊接参数区间。研究表明,焊丝的送丝速度与熔化速度相匹配时可建立稳定的间接电弧;在稳定送丝速度区间,送丝速度的变化对焊接工艺参数波动影响较小,随着送丝速度的提高,电弧摆动范围减小,焊缝熔深增加。

焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊稳定性和焊缝成形的影响

三丝间接电弧焊是一种新型高效焊接方法,为研究焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊的影响,使用焊接分析仪及高速成像设备对焊接过程中的电弧、熔滴和电流电压情况进行采集.结果表明,当主丝与边丝伸出长度不相等时,难以获得稳定的焊接过程.当主丝与边丝伸出长度相等时,随着焊丝伸出长度的增加,电弧的集中性变差,电流、电压波动程度增大,同时熔滴尺寸增大,主丝与边丝熔滴之间的夹角增大.当主丝与边丝伸出长度均为10 mm时焊接过程最稳定、焊缝成形最好.

低碳钢三丝间接电弧焊传热机制及工艺性能

为减小低碳钢焊接热输入、优化焊接变形等缺陷,使用三丝间接电弧焊(triple-wire gas indirect arc welding,TW-GIA焊)方法,并利用红外测温系统及高速成像设备对TW-GIA焊传热机制进行了测量.结果表明,TWGIA焊具备显著的小热输入优势,可实现无明显焊接变形的单道焊成形,热影响区宽度小于MIG焊.与传统电弧焊不同,随着焊接高度的增加,TW-GIA焊热输入逐渐降低,焊接高度从4 mm增至24 mm时,传热模式由电弧热对流+熔池热传导转变为仅熔池热传导.TW-GIA焊焊缝及热影响区晶粒尺寸细小,并消除了魏氏体的存在,焊缝区平均显微硬度可达289.8 HV,最大抗拉强度为472 MPa,断后伸长率为26.5%.

旁路熔丝耦合电弧高速焊电弧行为研究

汽车车身焊接的高节拍、高效率和高品质对焊接工艺和焊接质量提出了新的挑战,传统弧焊难以满足车身高速焊接的要求。针对此问题提出了旁路熔丝耦合电弧焊接工艺,利用等离子电弧和旁路熔丝电弧耦合,两电弧电流可通过两个独立电源分开调整,实现母材热输入和金属熔敷分开调整,为薄板高速焊提供了新的方法。实验中搭建旁路熔丝耦合电弧焊接系统,利用电信号采集系统对两个电弧电压和电流进行采集,借助高速摄像同步系统对电弧图像和熔滴过渡过程进行监测,研究等离子电弧与旁路熔丝电弧耦合机理,分析旁路熔丝电弧对等离子电弧行为和熔滴过渡过程的影响。结果表明:熔滴过渡过程稳定,实现无飞溅过渡,旁路熔丝电弧电流增加,改变等离子电弧和旁路熔滴电弧热力作用,熔滴过渡直径相应减小,熔滴过渡频率增加;熔滴过渡过程实现无飞溅过渡,熔滴与工件"短路"后,等离子电弧电压和旁路熔丝电弧电压产生波动;旁路熔丝耦合电弧高速焊薄板搭接焊缝成形良好。