焊接电弧摇动定位控制系统研究

针对传统焊接电弧摆动系统结构复杂、体积大、焊接电弧可达性较差等问题,提出一种与焊炬一体化设计的焊接电弧摇动系统.通过步进电机驱动光栅盘转动,并借助光电开关的位置传感信号,单片机精确计量出光栅缺口宽度,焊前自动寻找出光栅缺口中心,确定摇动轨迹中点;通过驱动微弯型导电杆机构,使焊丝端部的电弧作往复式圆弧形摇动,实现摇动电弧焊接.试验结果表明:该系统结构紧凑,运行可靠,定位控制精度高,满足焊接实际要求.

考虑侧壁热源的摇动电弧窄间隙GMA焊接温度场有限元模拟

基于新型摇动电弧窄间隙熔化极气体保护(GMA)焊的电弧偏转现象,将在侧壁停留时的电弧热源分解为电弧分热源和侧壁热源,建立了考虑侧壁热源的热源模型,采用ANSYS软件建立新型摇动电弧窄间隙GMA焊的有限元模型,对考虑侧壁热源和未考虑侧壁热源时焊接接头横截面熔合线轮廓以及热循环曲线进行模拟,并进行试验验证;采用有限元模拟方法研究了考虑侧壁热源时摇动电弧窄间隙GMA焊接过程中的温度场,并与未考虑侧壁热源时的温度场进行对比。结果表明:模拟得到考虑侧壁热源时焊缝横截面左右两侧壁熔合线最高点的深度与试验结果间的差值小于未考虑侧壁热源时;考虑与不考虑侧壁热源2种条件下,焊接接头不同测试点的热循环模拟曲线的变化趋势与试验结果基本吻合,峰值温度的最大相对误差分别为1.8%和3.4%。考虑侧壁热源的热源模型能更加准确地描述摇动电弧窄间隙GMA焊过程中的热源分布特征。考虑侧壁热源模拟得到的底部熔深略小于未考虑侧壁热源时,而侧壁熔深则略大,但尺寸变化均小于0.1 mm;温度场稳定前,考虑侧壁热源时熔池的形成规律与不考虑侧壁热源的基本一致,但接头上表面的熔池尺寸略小,而温度场稳定后,接头上表面的熔池尺寸也基本一致。

辅丝对摇动电弧窄间隙GMA焊接温度场的影响

【目的】旨在建立主辅丝同步的摇动电弧窄间隙GMA焊温度场模型。【方法】从宏观传热学出发,综合考虑横断面几何形状特征、主丝和辅丝的运动及焊缝表面形状对电弧热流分布特征的影响,并利用ANSYS软件对不加辅丝和主辅丝同步摇动两种情况下的电弧瞬态温度场及热循环曲线进行了模拟计算。【结果】焊缝横断面的计算结果、测温特征点热循环曲线的计算结果,与试验结果接近。【结论】证明模型可以真实反映添加辅丝的摇动电弧的移动轨迹及分布特征,具有较高的准确性。不加辅丝时,焊缝横断面底部有明显“双峰”特征,主辅丝同步摇动时,“双峰”特征明显减弱。主辅丝同步摇动情况下的热影响区宽度略有增加。

摇动电弧窄间隙自由成形打底焊工艺研究

针对厚板坡口根部焊接难的问题,文中提出了一种采用摇动电弧的窄间隙坡口自由成形打底焊接方法,通过控制电弧做圆弧形轨迹摇动来调整电弧热分布,使焊接熔池自由凝固成形.进行了摇动电弧窄间隙自由成形打底焊接试验,研究了电弧摇动参数对打底焊缝自由成形的影响.结果表明:电弧摇动参数能显著影响打底焊缝自由成形,过小的摇动参数易使打底焊缝烧穿,适当增大电弧摇动参数可增强坡口侧壁与根部的熔透,过大的摇动参数会产生未焊透缺陷.

摇动电弧窄间隙GMAW焊温度场数值分析模型

从宏观传热学出发,依据横断面几何形状特征,综合考虑电弧摇动、接头几何特征及焊缝表面形状对电弧热流分布特征的影响,建立了摇动电弧窄间隙GMAW焊瞬态温度场数值分析模型.利用ANSYS软件对摇动电弧瞬态温度场及热循环曲线进行了模拟计算,分析了其分布特征.结果表明,模型能够合理、准确反映摇动电弧的移动轨迹及分布特性,且焊缝横断面的计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性.在焊接电流为300A,摇动频率为2 Hz时,熔池形态变化有限.

摇动电弧窄间隙立向上MAG焊接技术

针对厚壁大型容器或储罐的立向上窄间隙焊接,提出了一种摇动电弧窄间隙立向上MAG焊接技术,以空心轴步进电动机直接带动折弯导电杆摇动,带动从导电嘴中送出的带有电弧的焊丝在坡口内作圆弧形摇动,并在坡口侧壁作一定时间停留,以达到改善坡口两侧壁熔深的目的,同时保证焊缝在立向上状态下自由成形。焊接试验结果表明:该技术能在立向上焊接时获得良好的焊缝成形,也能形成一定的侧壁熔深;多层焊试验时,焊缝成形良好,达到了减少熔敷金属量,提高焊接效率的目的。

一种采用PIC单片机的摇动频率检测系统

提出了一种基于单片机的焊接电弧摇动频率数字化检测方法及系统。通过步进电动机反复正反向转动使焊接电弧作同频率摇动,再借助槽式光电开关将电动机转动速率转换成脉冲电信号,并采用PIC单片机实时测量该低频开关脉冲电信号周期,计算出电弧摇动频率值送数字化显示。试验结果表明:该系统运行可靠,检测精度高,可方便与数字化焊接设备接口,具有工程实用价值。