基于LLE激光双电弧复合焊接过程稳定性研究

为了得到稳定的激光双电弧复合焊接过程,采用空间重构技术对不同焊丝间距下焊接过程特征电流最大李雅普诺夫指数(LLE)进行了数值计算,通过理论分析和实验验证,取得了不同焊丝间距焊接电流的LLE和标准偏差数据。结果表明,激光位于两弧中心,LLE小于0.61、间距为3mm~9mm时,热源耦合良好,焊接过程稳定;焊丝间距为7mm时最佳,焊缝表面平整光滑且熔深最大;LLE可以作为焊接稳定性的判据,且与电信号、电弧形态和熔滴过渡的观察结果吻合度较高。这一结果对保证焊接过程的稳定和安全是有帮助的。

双丝间距对激光-双电弧复合焊接过程稳定性的影响

采用多信息融合技术对激光-双电弧脉冲复合焊在不同双丝间距下的电流信号、电压信号、高速摄像信号进行同步采集,研究双丝间距对焊接过程的电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形的影响,并依据混沌理论和算法,从非线性角度对激光-双丝脉冲MIG焊接过程的电流信号进行了最大Lyapunov指数(LE)计算.结果表明,激光-双丝脉冲MIG焊接过程是一个混沌过程,由于激光光致等离子体和电弧等离子体的相互作用改变电弧的形态和熔滴受力状态,进而影响焊缝成形,在一定的焊接工艺参数下存在最佳双丝间距,在最佳双丝间距下,电弧稳定,焊缝成形良好,且此时最大LE值及其标准方差最小.

激光-双MIG电弧复合焊耦合机制及熔滴过渡研究

激光-双MIG(熔化极稀有气体保护)电弧复合焊具有熔深大、熔敷效率高、焊接质量好等特点,然而由于其耦合机理复杂,给应用带来了一定的困难。基于电磁场理论提出了激光与双电弧耦合机制,当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力相差较大时,等离子体两端的电子分布会不均匀,这使得一端电弧发生弯曲,沿焊丝轴向的促进力减小,熔滴过渡困难。当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力大致平衡时,电子能够比较均匀地分布在等离子体的两端,吸引稳定电弧,利于熔滴过渡。采用高速摄影系统和电信号采集系统研究激光-双MIG电弧复合焊接过程,结果表明:当工艺参数不合适时,电弧发生弯曲,导致不稳定的大颗粒过渡和短路过渡;当工艺参数合适时,两个电弧根部被固定在激光光致等离子体的下部,形成稳定的射流过渡。