铝合金变极性等离子弧焊接阴极斑点动态行为

【目的】变极性等离子弧(VPPA)焊接作为铝合金高效焊接的优质方法,逐渐受到越来越多的关注。正极性(EP)阶段电弧特性是决定铝合金稳定无缺陷焊接的关键,阴极斑点的动态行为及其热力作用是EP阶段最主要特征。该文主要针对VPPA阴极斑点运动规律及其影响机理开展研究。【方法】搭建试验平台,利用高速摄像拍摄阴极斑点动态过程,采用MATLAB对图像进行处理,得到清晰的斑点移动过程,分别以单个斑点和斑点簇为研究对象综合分析其运动规律。【结果】结果表明,阴极斑点的运动区域主要在距熔池中心5~16 mm环状区域内,且阴极斑点是从里向外清理氧化膜的;新的阴极斑点大概率出现在上一个阴极斑点附近,原因可能是金属蒸气形成的等离子云团促使电子发射所致。以宽度为1 mm的环状斑点簇为观测目标,可近似得到其从中心向外围扩展速率范围大致在1.75~2.25 m/s之间,而单个斑点的速度会远远大于这个斑点簇向外沿伸扩展的速度。【结论】斑点高电流密度、高热量的特性对铝合金VPPA焊接的成形有着重要的影响。

氮气比例对金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧电压和焊缝成形的影响

目的探索金属粉末再压缩等离子弧焊接中氮气比例对焊缝成形、焊缝硬度的影响规律,指导316L不锈钢金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺。方法首先搭建和完善金属粉末再压缩等离子弧焊接实验平台;其次,重点考虑氮气对金属粉末再压缩等离子弧焊接的影响,并根据氮气比例的不同针对性地进行实验设计,实验Ⅰ中氮气体积分数为0,实验Ⅱ中氮气体积分数为8%,实验Ⅲ中氮气体积分数为16%;最后开展焊接实验并对焊接接头进行相关测试和分析。结果当氮气体积分数为16%时,焊缝熔深相较于纯氩气焊接的焊缝熔深增加了1.2 mm,焊缝熔宽增加了1.5 mm。当氮气体积分数为16%时,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧电压平均值为28.47 V,相较于纯氩气时电弧电压平均值增加了0.76 V。与氮气比例为0(即纯氩气)时的标称电弧能量相比,当氮气体积分数为8%和16%时,金属粉末再压缩等离子弧焊接标称电弧能量分别增加了108 W和152 W。当氮气比例为0(即纯氩气)时,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝上表面显微硬度平均值为180.5HV;当氮气体积分数为8%时,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝上表面的显微硬度平均值为181.2HV;当氮气体积分数为16%时,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝上表面的显微硬度平均值为193.3HV。结论在金属粉末再压缩等离子弧焊接过程中,氮气会提高电弧电压和增大标称电弧能量,氮气可以增加焊缝熔深,同时增加焊缝熔宽。当氮气体积分数不大于8%时,对金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝上表面显微硬度平均值基本没有影响;当氮气比例超过一定数值时,才会对金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝上表面显微硬度平均值影响较大。

工艺参数对立向分体等离子弧增材制造过程的影响

【目的】为探究分体等离子弧增材制造过程中工艺参数对立向增材成形的影响,以单道熔覆层宽度和高度为评价指标对其展开研究。【方法】基于构建的立向分体等离子弧增材制造系统,通过单因素变量法研究了立向位置时丝/总电流比、离子气流量、丝材端部位置等工艺参数对熔覆层成形的影响,分析了工艺参数与基板热输入和熔敷率的关联机制。【结果】结果表明,当总电流保持不变时,丝材电流的增加会显著改善熔覆层成形,熔覆层宽度减小、高度增加;当离子气流量增加时,电弧等离子流力增强,使熔覆层宽度增加、高度减小;当送丝速度增加时,丝材端部靠近电弧中心,传质增加、传热减小,使熔覆层宽度减小、高度增加;丝材电流增加时,通过改变系统热、质、力的传输使熔覆层尺寸变化,而基板电流增加时,仅通过改变热、力传输使熔覆层尺寸变化。【结论】当总电流不变时,可采用提高丝/总电流比、减小离子气流量、丝材端部位置远离基板等措施减小基板的热输入并提高熔覆率,或直接增加丝材电流以提高熔覆率,进而实现高效增材制造。该研究将为分体等离子弧增材制造工艺在空间位置增材制造领域的拓展应用提供一定的理论指导。

微束水蒸气等离子弧焊在空调铜管钎焊中的应用

铜管是制冷设备的重要原材料,生产中通常采用气体火焰钎焊对铜管接头进行焊接。但传统的气体火焰钎焊存在诸多缺点,故引入微束水蒸气等离子弧焊工艺方法,探究其焊接铜管的可行性并确定出合适的焊接工艺参数。通过对5组不同规格的铜管接头在6个焊接电流档位下分别进行焊接试验,对试验样本焊后的外观和内部结构进行观察、分析、对比,验证了该方法相比于气体火焰钎焊方法的有效性,并获得了各类铜管接头合适的焊接电流档位。与气焊相比,使用微束水蒸气等离子弧焊工艺在合适的焊接工艺参数下进行焊接,具有较高的效率、稳定性、易用性和安全性,能够为空调铜管的焊接和维修提供一种新的工艺方法。

Inconel 713LC铸造高温合金微束等离子弧焊接裂纹形成机理及抑制

针对Inconel 713LC铸造高温合金焊接增材时热影响区易产生裂纹这一问题,采用微束等离子弧焊接技术,运用扫描电镜和能谱仪对裂纹的微观形貌、合金元素分布进行分析,探究合金热影响区焊接裂纹的形成机理,研究裂纹抑制技术.结果表明,热影响区焊接裂纹的出现主要是受焊接热输入作用晶间碳化物发生部分溶解和液化形成液相,同时晶粒受热长大推动原始晶界发生移动后与液相交汇形成更大面积的液相,晶粒及晶界中的Nb元素、Mo元素和Ti元素等合金元素向液相偏聚,液相冷却凝固后形成尺寸超过10μm的碳化物,在焊接热应力作用下裂纹萌生于碳化物周围并沿晶界扩展,焊接裂纹数量和尺寸均随着热输入的增大而增大.通过脉冲焊接降低焊接热输入,热影响区的高温停留时间变短,降低焊接过程中热影响区合金元素的偏聚,减少合金中有害碳化物的长大,抑制裂纹生成;对铸态母材进行固溶处理后,合金元素偏聚得到均匀化处理,母材硬度下降,塑性得以改善,减弱了合金元素的富集倾向,降低了焊接时的裂纹敏感性.

纳米颗粒增强的铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头性能优化研究

铝铜异种金属连接技术因工程应用的需求而备受关注,但传统焊接方法难以满足日益增长的性能要求。纳米颗粒增强技术为优化铝铜异种金属焊接接头性能提供了新的可能。研究通过向铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头中添加不同种类和浓度的纳米颗粒,深入分析其对接头力学性能、微观组织和耐腐蚀性的影响。实验结果表明,适量和适当种类的纳米颗粒可以显著提高接头的力学性能、微观组织稳定性和耐腐蚀性,为铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头的性能优化提供了有效解决方案。

不同材料的等离子弧焊接工艺要点浅谈

本文结合等离子弧焊接原理,具体介绍了高温合金、铝及铝合金、钛及钛合金、银与铂等金属材料等离子弧焊接的工艺要点及工艺参数。

穿孔等离子弧焊接过程的检测与控制

等离子弧焊接(PAW)技术是在钨极氩弧焊(TIG)的基础上诞生的一种压缩电弧焊接工艺。焊枪对电弧产生"机械压缩作用"、"热收缩作用"和"电磁收缩作用",弧柱直径缩小、温度升高、能量密度增大,形成稳定的等离子弧。

等离子弧焊接过程数值模拟的现状及发展

以等离子弧焊接过程为对象,分别从焊接电弧和焊接熔池的角度,概括了近年来等离子弧焊接电弧及熔池数值模拟领域取得的一些进展,分析了现有数学模型中存在的问题,提出了今后的发展方向。

液压油缸等离子弧表面淬火工艺

液压油缸作为液压机的液压执行元件,通过往复运动,输出压力和速度。因此其柱塞杆、活塞杆既要具备表面高硬度、耐磨性和疲劳极限,还要求心部具备高强度、韧性和塑性。为了满足柱塞杆、活塞杆技术性能要求,需对其外圆表面进行淬火处理。为此,改变常规采用的感应加热表面淬火工艺,率先采用等离子弧表面淬火工艺,在卧式车床上对大直径油缸柱塞杆、活塞杆进行表面淬火,取得了满意的效果。

等离子弧喷涂系统的发展与展望

简要介绍了等离子弧喷涂系统发展概况，分析了等离子弧喷涂电源、喷枪以及等离子弧喷涂系统控制技术的研究进展。分析表明等离子弧喷涂电源趋向于大功率小型化、逆变化是等离子弧喷涂电源的发展方向，等离子弧喷枪正向高效大功率化发展，而采用智能控制技术是等离子弧喷涂系统的必然趋势。

金属表面处理剂等离子弧处理对冷拔45钢的表面性能研究

冷拔45钢平键应用广泛,等离子弧处理可以明显提高冷拔45钢的表面硬度,但是会增加表面粗糙度。为了获得稳定的表面性能,文章对冷拔45钢的金属表面处理剂等离子弧处理表面加工研究。结果表明,经过金属表面处理剂等离子弧处理的钢表面的显微硬度提高了约40%,硬度层深度约20μm;粗糙度与试样等离子弧处理前接近。与气相介质等离子弧处理表面加工相比,金属表面处理剂等离子弧处理在不影响冷拔45钢平键表面光洁度的情况下,可以明显提高其表面硬度。

不锈钢封头高精度等离子弧切割开孔工艺研究

压力容器封头开孔加工方式主要分为机械加工和热切割两大类,机械加工的特点是精度高、效率低;而热切割的特点则正相反。为研究得出一种兼具机械加工和热切割优点的方法,从热切割中的等离子弧切割入手,开发了一种便携式数控等离子弧切割设备和方法,提高了封头开孔质量、开孔尺寸精度及开孔效率。在某产品封头上进行试验验证后,结果表明该便携式数控等离子弧切割设备和方法可以成功解决不锈钢封头曲面上的热切割高精度开孔问题。

神经网络在铝合金穿孔型等离子弧立焊中的应用

铝合金穿孔型等离子弧立焊是一种高能密度焊 ,焊接过程是一个复杂的、多参数耦合的高度非线性过程 ,存在许多难以量化、不确定的知识 ,无法实现解耦 ,在生产中难以进行有效的控制 神经网络具有非线性映射和自组织、自学习的特点 ,使其在焊接领域中的应用具有一定的优势 本文基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用 3层BP人工神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点的各个焊接工艺参数值 ,预测焊缝形状的输出结果 焊缝的形状参数与网络模型预测结果的误差在 8%以内 仿真试验结果表明 。

铝合金变极性等离子弧焊接电源的研制

介绍了铝合金穿孔等离子弧焊接专用的变极性电源的工作原理,利用80c196单片机为控制核心,研制了400A的变极性电源。该电源的正、负半波的比例和幅值分别可调。主要应用于铝合金变极性穿孔等离子弧焊接工艺。

CuCrZr合金表面用亚音速和超音速等离子弧喷涂制备Cr_3C_2-30NiCr涂层的工艺及组织与性能

采用亚音速和超音速等离子弧喷涂方法在CuCrZr合金表面制备Cr3C2-30NiCr涂层,通过正交试验对工艺参数进行优化,结合SEM,EDS和XRD等测试手段,分析了2种喷涂方法对涂层的组织结构、物相变化和结合性能的影响,探讨涂层的结合方式。结果表明,在本试验给定的工艺参数范围内,2种方法所制备的涂层与基体间的结合均以"机械锚合"为主,结合强度相当,但超音速等离子弧喷涂方法制备的涂层具有较为致密的显微组织和较高的显微硬度,且其热震性能远优于亚音速等离子弧喷涂涂层,此外,涂层热震失效的形式也不同于亚音速等离子弧喷涂涂层。

焊接与切割设备的使用和维修(六十七)——空气等离子弧切割机的使用与维修

介绍了空气等离子弧切割机切割前的准备、手工切割程序、自动切割程序、注意事项、割炬的安装维护及零件的更换、故障原因及其排除方法。同时列举了日本A-70等离子弧焊机的故障实例和解决方法。

穿孔等离子弧焊发展历史与现状

阐述穿孔等离子弧焊的工艺特点和技术优势 ,回顾其 4 0多年的发展历史及在应用发展过程中存在的主要问题与解决的途径和方法。介绍几种在等离子弧焊基础上派生的新工艺和新技术。展望 2 1世纪 ,穿孔等离子弧焊技术将以其高质量、低成本、自动化程度高的特点 。

精细等离子弧切割实现方法及进展

对普通等离子弧切割和精细等离子弧切割方法进行了对比分析,阐述了精细等离子弧切割方法的特点、现状和市场前景;根据国内外等离子弧切割领域的研究现状和最新进展,从实现精细等离子弧切割的角度出发,对提高等离子弧能量密度、稳定性和切割质量的精细等离子弧切割实现方法进行了分析,重点介绍了磁场再约束等离子弧技术,为精细等离子弧切割机的生产设计以及工艺实践提供参考。

脉冲等离子弧快速成形Inconel 625组织性能研究

研究了脉冲等离子弧快速成形Inconel 625镍基高温合金零件的组织特征及力学性能,重点分析了沉积态组织中相析出规律及分布特点。结果表明,沉积态的组织以胞状树枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,层与层结合处呈现更细小胞状枝晶特征。由于较快的冷却速率,在整个成形零件包括层与层的结合处并未出现严重的显微偏析现象。通过多种分析手段证实了大量不规则形状的弥散Laves相颗粒分布在枝晶间,MC碳化物(包括NbC,TiC)分布在枝晶间及晶界,以及少量针状相δ(Ni3Nb)的析出。力学性能测试结果表明,显微硬度在整个沉积零件分布较为均匀,在260～285HV0.2范围内,在零件的底部及层层的结合处由于更细小的组织而呈现更高的硬度值。由于析出相的弥散强化作用,零件的抗拉强度最高达到750MPa,同时伸长率可达到50%。