变位置条件下等离子弧铝合金穿孔熔池稳定性与缺陷抑制

选题瞄准大型密封舱结构原位焊装应用需求,针对变极性等离子弧穿孔焊接在焊缝路径空间位置发生连续变化时出现熔池失稳的问题,研究了焊接位姿变化时对穿孔熔池熔体形成与流动演化的影响规律,掌握了穿孔熔池的承载能力和失稳判据。

铝合金等离子弧焊穿孔熔池正面图象检测与处理

研制了一套窄带复合滤光图象传感系统，从铝合金等离子弧焊焊接工件正面检测到部分小孔溶池的清晰图象。采用Ｇａｕｓ滤波，Ｐｒｅｗｉｔ边缘检测和图象错位边缘检测等方法准确提取出可视小孔熔池的小孔宽度和面积等几何信息。

铝合金等离子弧立焊穿孔熔池的计算机模拟

根据流体力学理论和传热学机理 ,建立了运动等离子弧作用下立焊穿孔焊接熔池流场和温度场的三维瞬态数值分析模型 ,并采用有限元法对模型进行离散化处理。模型中 ,考虑了熔池内部液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面通过对流和辐射向周围环境的散热以及熔化 /凝固相变潜热对熔池流场与温度场的影响 ,焊接热源采用高斯分布函数 ,计算中对边界条件进行了处理 ,根据穿孔熔池温度场与流场模型的特点 ,采用非均匀网格对单元进行划分 ,并采用分区异步长算法确定时间步长 ,利用ANSYS(一种有限元计算软件 )有限元软件对所建立的模型进行了求解。通过试验测量焊缝几何尺寸与计算结果相比较 ,验证了本模型的计算结果和实际相差不大 ,是基本正确和可靠的。

变极性等离子弧立焊穿孔熔池的稳定建立

改进焊接工艺控制时序,编制起弧系统控制平台及信号采集程序。采用改进的起弧系统对2219铝合金和LF6铝合金薄板及中厚板进行变极性等离子弧立焊工艺试验,利用红外线测温仪检测起弧过程中焊接熔池区域附近的点随预热时间的温度变化,并把该曲线上的临界温度作为检测穿孔熔池是否形成的标志,计算机根据穿孔时刻的临界温度控制焊件行走的使能信号。研究表明：改进的起弧系统能够简化设备操作,提高自动化程度与工作效率；在穿孔形成的瞬间,检测点的温度有一个从高到低的突变过程(穿孔前的瞬间温度达到临界值),而且对于同一检测点,多次测量得到的临界温度基本稳定：起弧阶段向主焊接阶段过渡稳定,能够实现穿孔熔池的稳定建立,从而验证改进的起弧控制系统的可行性及可靠性。

铝合金等离子弧立焊穿孔熔池稳定建立条件

采用工频方波交流电源配合电流、(?)子气流量控帛器,研究了6mm厚铝合金等离子弧穿孔立焊熔池稳定建立条件,结果表明,采用离子气流量递增或电流递增,或者离子气流量和电流联合递增均可获得良好的穿孔过程和穿孔熔池,但以离子气流量和电流联合递增的效果最佳.文中还从理论上阐明了不同穿孔熔池的成因,并给出了不同的穿孔类型.

脉冲等离子弧焊穿孔熔池的等离子云传感

在探针法检测等离子云理论基础上,研制了实用化的多探针等离子云传感器,并利用尾焰传感器对比检验了所设计传感器的可靠性和检测精度。将等离子云传感器应用于脉冲等离子弧焊穿孔熔池小孔状态检测,并对检测信号的波形特征做了深入研究。分析表明,等离子云检测信号中负脉冲信号可以作为脉冲等离子弧焊穿孔熔池的状态变化的特征判据,负脉冲信号的频率则可以作为脉冲焊接是否保持“一脉一孔”焊接的特征判据。等离子云电压信号可以很好的反映穿孔熔池的状态。

等离子弧穿孔熔池的数值模拟

根据流体力学理论和传热学机理，采用有限元法建立了运动等离子弧作用下穿孔焊接熔池流场、温度场的三维瞬态数值分析模型，根据计算出的温度场，模拟并图形显示了熔池形状和穿孔熔池的形成过程。计算表明，所建立的数值分析模型可用于等离子弧穿孔焊接熔池流场和温度场的有限元计算、熔池形状和穿孔熔池形成过程的模拟，为等离子弧穿孔焊接在工程实际中的应用提供理论依据。

穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之。

穿孔法等离子弧立焊起弧过程的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点．结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态．同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压有一明显的下降信号，利用此信号可判断穿孔熔池是否形成．