基于ANSYS的熔化极弧焊温度场三维数值模拟

分析了熔化极焊接电弧及熔滴热输入分布模式,利用有限元软件ANSYS对温度场进行了计算,采用APDL编写了移动热源加载子程序。在不同焊接规范下,对试验所得熔宽和熔深值与模拟值进行比较,最大误差不超过8%,并分析了工件截面变化对焊接温度场的影响,有利于后续的熔池系统建模和控制。

基于ANSYS的小间隙对接熔化极弧焊温度场数值模拟

分析了熔化极焊接热源分布模式,利用有限元软件ANSYS对焊接温度场进行计算,采用APDL编写了移动热源加载子程序,采用生死单元法处理焊接过程中对接焊焊缝间隙熔丝金属填充问题,分析了焊缝间隙的变化对焊接温度场的影响,以有利于后续的熔池系统建模和控制。

熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影

建立了适合拍摄熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影系统。介绍了在光路的设计、背光光源的选择、转向和分幅措施的采用及放大率、摄影频率的确定等方面应采取的措施 ,其结论对熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影技术有较高的参考价值。

熔化极电弧焊多信息同步高速摄影

高速摄影是研究焊接物理的一种有效的测试技术 ,但目前没有解决多路信号与高速摄影胶片同步对应的问题。利用快速多路计算机数据采集系统配合相应传感器同时采集多路信息 ,利用高速摄影胶片记录电弧图像变化过程 ,设计专有的同步标度信号脉冲作为计算机多路信息与高速摄影胶片之间的同步媒介 ,成功地实现了多信息同步高速摄影。文中详细介绍了多信息同步高速摄影的原理、同步标度信号脉冲产生方式及其接口技术 ,并利用该装置成功地进行了光谱信息对熔化极气体保护焊熔滴过渡过程检测的验证。实践证明 ,多信息同步高速摄影是行之有效的 。

基于Lab VIEW的熔化极等离子弧焊接电弧电信号分析

在熔化极等离子弧焊接(plasma-MIG)试验系统基础上,设计电流、电压信号采集系统,对其电弧电特性信号进行采集,用虚拟仪器软件LabVIEW对其进行处理,得到U-t,I-t,U-I相图。比较了熔化极等离子弧焊与常规熔化极气体保护焊电弧电信号的不同,前者电流、电压波动很小,后者波动很大;研究了熔化极等离子弧焊接方法中MIG电流增大对电弧电信号的影响,并对熔化极等离子弧焊接的不稳定电弧电信号进行了分析,发现内弧对外弧的影响有一定规律性。

脉冲熔化极氩弧焊熔滴过渡过程多信息融合

利用同步采集系统采集了固定脉冲GMAW熔滴过渡过程的电信息和光谱信息 ,准同步拍摄了电弧的图像信息。在反映熔滴过渡特征方面 ,电信息 (电弧电压和电流 )、光谱信息和图像信息通过时间为主线融合在一起存在明显的对应关系。其中 ,光谱信息变化最为显著 ,信号强度变化占总强度的 4 7.5 %。电弧光谱信息明显反映了GMAW熔滴过渡期间焊丝端头缩颈、熔滴长大和分离等过程。DFT(Discretefouriertransform)分析进一步证明 ,在反映熔滴过渡频率特征方面 ,电信息和光谱信息完全对应。

低碳钢熔化极等离子弧焊接工艺

对Q235低碳钢进行熔化极等离子弧焊接工艺试验,并研究其工艺参数对焊缝成形和熔滴过渡的影响。结果表明,与常规的熔化极惰性气体保护焊相比熔化极等离子弧焊接在提高焊接效率、减少飞溅和气孔等方面具有优越性。当其它条件不变时,焊缝熔宽随等离子电流增大而变宽,而对熔深和熔滴过渡类型影响不大;熔化极等离子弧焊接电流增大时,U-I相图的线簇随着电流增大而集中,熔滴过渡依次为短路过渡、大滴过渡和射流过渡。

脉冲熔化极氩弧焊熔池的震荡特性分析

通过高速摄像采集,采用数字图像处理技术,对脉冲熔化极氩弧焊熔池轮廓进行了精确提取.基于该熔池轮廓提取方法,分析了一脉一滴、一脉两滴焊接条件下,离弧柱中心不同点位置的时域和频域变化特征.结果表明,两种情况由于脉冲电弧和熔滴对熔池的冲击影响,引起的波叠加造成随着离弧柱中心距离的增加,熔池轮廓上各点震荡的振幅分布呈波动递减趋势;在一脉两滴时近弧柱中心的点震荡表现复杂、密集,熔滴所引起的熔池震荡会抵消脉冲电弧引起的震荡,振幅相对较小,且脉冲电弧引起熔池的震荡要比熔滴强.

熔化极脉冲氩弧焊弧长动态调节性能研究

介绍了一种新型的单周期脉冲MIG焊控制法,该法采用非线性控制,通过实时采集电弧电压信号,控制每一个脉冲周期内的平均电弧电压和预设值相同,系统具有很强的弧长调节能力。当扰动发生时,在每一个周期内,电弧电压的平均值和设定值之间既不存在静态误差也不存在瞬态误差,弧长可以在数个周期内调整到稳定。在深入研究电弧动态调节过程的基础上,对原来方案进行优化设计。试验结果表明,该系统具有优异的电弧自身调节特性,焊接工艺性能良好。

熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的分析

采用数字图像处理技术,对熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的高速摄像图片进行了处理,提取了熔滴的边缘轮廓并获得了熔滴质心的变化坐标,得到了熔滴滴落过程中速度变化曲线.结果表明,熔滴在弧柱区的滴落过程为匀加速,而在近阴极区和近阳极区却是减速的,且近阴极区减速幅度较大;并对熔滴在弧柱区的受力过程进行了定量分析,其主要受到等离子体流拉力和重力的作用,以及对近阴极区进行了相关的定性分析,其速度的减小主要是因为金属熔池蒸气反力的阻碍作用和等离子体流拉力的减小,理论分析与试验结果较为吻合.

脉冲熔化极氩弧焊熔池自由表面波动行为的数值模拟

研究了熔滴过渡频率为50Hz的脉冲熔化极氩弧焊接(GMAW-P)过程中熔滴冲击在熔池自由表面上引起的动态波动行为。利用波动理论建立了熔滴冲击在熔池自由表面上形成的波动的瞬态数值模型,推导出了控制方程并给出了初始条件和边界条件,编制程序进行了数值计算,得到了熔池自由表面的位移和速度的动态变化,以及波动的平均传播速度。研究结果表明,熔池波动的最大波幅为2.3mm,能够引起电弧对熔池热输入的极大改变。波动的持续周期为0.008s,连续的2次熔滴冲击在熔池自由表面上引起的波动不会导致波的干涉和谐振。波的平均传播速度为1.20m.s-1,波动能够促进熔池前部的熔化,而对尾部的焊道波纹成形无影响。实验结果与模拟结果的对比表明,熔池自由表面形成波动的持续周期和最大波幅与实测值吻合良好,而波的传播速度有少许差别。

铝合金搅拌摩擦焊与熔化极氩弧焊接头组织性能比较

搅拌摩擦焊和熔化极氩弧焊是航空航天领域两种常用的铝合金焊接工艺方法。本研究以70mm厚5A06铝合金作为实验材料,研究比较了用这两种方法得到的焊接接头的微观组织和性能。结果表明,搅拌摩擦焊接头晶粒细化,合金元素烧损减少,具有较高的力学性能和抗腐蚀性能。比较结果有利于根据要求选择合适的焊接方法。

铝和铝镁合金熔化极氩弧焊气孔及防止

介绍了铝和镁合金焊缝气孔产生的原因及影响因素 ,通过焊接试验和生产实践提出了防止气孔产生的措施。

基于能量最小原理的熔化极气体保护电弧焊短路过渡液桥形状动态模型

基于能量最小原理,建立了熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,GMAW)短路过渡液桥形状动态变化的模型。在一定的假设条件下,以电磁力、表面张力、重力共同作用下的液桥某体积元上具有的能量(势能)最小,建立GMAW短路过渡液桥形状动态变化的模型,结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行仿真计算,并在此基础上进一步进行模型的试验验证和模型的误差分析。研究结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素。

熔化极电弧焊焊缝跟踪自适应模糊控制器设计

本文针对弧焊焊缝跟踪常规PID控制的不足,提出了自适应模糊控制方案,通过实时改变调整因子α的值,实现对模糊控制规则的调整,提高了系统的适应性,采用此方案设计了单片机自适应模糊控制器,并给出了系统的软硬件设计。仿真和试验结果表明,自适应模糊控制可以显著减少系统的超调量和调节时间,改善控制效果。

氩弧焊装置及应用技术讲座——第八章 熔化极氩弧焊(MIG焊)(一)

应广大读者要求,本刊自1988年第3期连续刊出北京航空航天大学张子文副教授撰写的“氩弧焊装置及应用技术”讲座,已刊出了七章,全面介绍了有关TIG焊的知识。自本期刊出的第八章“熔化极氩弧焊(MIG焊)”开始,将全面介绍有关MIG焊的知识,以飨广大读者。

0Cr19Ni9不锈钢熔化极氩弧焊工艺

通过0Cr19Ni9不锈钢的熔化极氩弧焊工艺试验,确定了焊接不锈钢中厚板的合理工艺参数,试验所确定的工艺参数已用于产品的焊接中,取得了良好的效果。

紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊

通过紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊的生产实践 ,对铜钢焊接易产生裂纹、未熔合和气孔等缺陷进行了试验分析 ,并采用了合理的焊接工艺 ,提高了焊接接头的力学性能 。

熔化极氩弧焊焊接工艺研究

通过304不锈钢熔化极氩弧焊的工艺试验来研究不同的焊接参数对焊缝成形的影响,确定焊接奥氏体不锈钢中厚板时的合理焊接工艺参数.

AZ31B/5A06脉冲熔化极氩弧焊焊缝组织特性

采用Al-Si12焊丝针对AZ31B/5A06异种轻金属进行了脉冲熔化极氩弧焊研究。通过调整焊丝偏移量,获得了成形良好的Mg/Al接头。采用FE-SEM、EDS、XRD等对焊缝微观组织结构进行了分析,结果表明:沿接头厚度方向焊缝中部组织呈梯度分布-中、上部焊缝由α-Al+Si共晶及少量α-Al+Al8Mg5共晶组成,其间弥散分布有少量Mg2Si析出相;根部焊缝由α-Al固溶体与晶界Al3Mg2组成,其间弥散分布着大量规则的片状Mg2Si。铝侧焊缝沿厚度方向也呈梯度分布-焊缝中、上部主要为α-Al+Si共晶,其间析出少量的针状Mg2Si;接头根部主要存在α-Al和Al3Mg2两种固溶体。镁侧焊缝由镁母材至焊缝方向分别为胞状β-Mg、网状β-Mg+Al12Mg17共晶及粗大的Al12Mg17树枝晶三层组织。在焊接应力和脆性组织的共同作用下,接头根部Al3Mg2中出现了少量裂纹,是Mg/Al接头的薄弱部位。