窄间隙/超窄间隙焊接技术(三) 窄间隙气体保护焊相关关键技术

相比其他窄间隙焊接技术,窄间隙气体保护焊具有更高的综合技术优势和性价比,目前应用率不高的根本原因在于相关关键技术的完全突破和技术完全配套状况。论述窄间隙气体保护焊的相关关键技术,主要包括:两侧壁熔合控制技术、实现六大功能要求的焊枪设计与制造技术、焊缝轨迹自适应跟踪技术、焊接高温区高效气体保护技术和超低飞溅率弧焊电源技术,并分析各关键技术的最新技术进展。

窄间隙CO_2气体保护焊的磁控焊缝跟踪方法

针对单道多层窄间隙焊接中的焊缝对中和变侧壁宽度的侧壁融合的问题,建立了窄间隙CO_2气体保护焊的电弧长度数学模型.通过MATLAB仿真出电弧长度和焊接电流变化曲线,模拟焊接电流在两侧壁发生突变的特点,提出一种横向跟踪方法.以1/4周期内电流变化斜率K_i>C的时间点作为电弧到达侧壁的标记,累计电弧从焊枪中心摆动到此时的脉冲数N_L和N_R,对N_L和N_R进行相关运算得到横向偏差信息,以数字电位计AD51113为基础设计了电磁传感器磁场强度调节装置.结果表明,利用系统进行的焊缝跟踪效果良好,磁场调节效果稳定,为窄间隙CO_2气体保护焊的跟踪提供一种新的解决方案.

基于磁控传感器的窄间隙CO_2气体保护焊跟踪方法的研究

伴随着社会科学化的飞速发展,传统的焊接技术早已经无法满足未来发展的基础需求,所以在大环境的衍生下出现了焊接智能化与自动化的先进技术,并伴随着行业与城市的发展方向不断调节着相应的技术体系,为确保我国工业进程的完善而做着全方位的努力。其中窄间隙CO_2气体保护焊作为有代表性的厚板焊接技术,具备焊接截面小且效率高的特点,更因为其接头性能稳定备受市场的喜爱与接纳。但根据目前所具备的CO_2气体保护焊方法的跟踪研究却仍旧处于薄弱状态,只有依据磁控传感器的反复检查跟踪进行更深层次的扩展,才能够彻底将这项技术潜在的问题寻找出来,并依据实际情况进行更加完善的设备创新与改造。

窄间隙GMAW咬边缺陷的电弧声信号特征分析与识别

针对窄间隙熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)焊道侧壁处局部咬边缺陷检测困难的问题,提出了一种基于电弧声信号特征提取与处理的咬边缺陷在线检测方法。通过分析正常、临界咬边和咬边这3种焊接状态的电弧形态和电弧声信号特征,证实坡口侧壁引起的电弧形态变化是影响电弧声信号变化的重要因素。在此基础上采用小波包时频分析,同时引入特征类间标准差作为评价指标,确定了能有效识别3种焊接状态的敏感特征。采用Sigmoid支持向量机和五折交叉验证建立预测模型,实验结果表明该模型能较好地实现3种焊接状态的预测分类,识别准确率达到96.0%。

三种窄间隙焊接技术的特性比较与应用选择

窄间隙技术是弧焊技术中向更高生产率、更高质量、更低焊接生产成本大幅度进步的最有效技术。针对现有窄间隙技术应用中存在的认识误区,分别列出窄间隙埋弧焊、窄间隙热丝脉冲钨极氩弧焊、窄间隙气体保护焊3种成熟技术的各自技术优势以及技术局限性。在此基础上提出生产应用选择的指导原则:同时要求具有高的焊接生产率、高的接头质量、低的焊接成本时,优先选用窄间隙气体保护焊技术;仅仅只考虑接头质量和力学性能,不考虑焊接生产率和成本时可选用窄间隙热丝脉冲钨极氩弧焊技术;平焊位置作业,只考虑过程的稳定性和焊接质量,不考虑工艺技术的简便性、接头的残余应力大小和焊接成本时,可选择窄间隙埋弧焊。

基于粗糙集的窄间隙MAG焊焊缝偏差建模方法

针对旋转电弧窄间隙MAG多层单道焊焊缝跟踪需要,提出一种基于粗糙集的焊缝偏差智能建模方法.首先设计工件模仿多层单道焊的坡口状态,并采集不同偏差下的试验数据,然后根据电弧长度变化的Matlab仿真和试验数据变化规律将一个旋转周期内的电流划分为12个区间,提取各区间电流平均值和左右区间差值来建立决策表.通过对决策表离散化、约简,最终获得"IF…THEN"形式的知识模型.结果表明,对模型验证并与神经网络对比,二者预测能力相当,精度满足焊缝跟踪需要,而粗糙集模型的可理解性大大提高且能进一步从数据中发掘焊缝偏差与焊接电信号潜在的规律,为电弧控制器设计做准备.

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.

石油方钻杆窄间隙焊接接头断裂韧性

研究了40CrMnMo石油方钻杆窄间隙脉冲焊接接头动态断裂韧性(KId)的测试及计算方法.结合石油方钻杆的使用方法、管体结构尺寸与焊接特点,试验选用多次冲击三点弯曲试验方法,对方钻杆的焊接接头的断裂韧性进行测定.试验过程采用多次冲击加载方法,用显微镜测量裂纹深度,用FORTRAN语言编程计算a值及KId.结果表明,焊缝的KId为母材的96%,但熔合线的KId值仅为母材的89%,通过分析试件的断口及接头的金相组织,发现熔合线粗大的魏氏组织是导致该区KId值下降的主要原因.

带状电极窄间隙MAG焊

为解决窄间隙焊接中普遍存在的侧壁和焊缝根部熔合不良的问题,基于减小间隙宽度让电弧直接加热间隙侧壁的思路,提出采用矩形截面的带状电极代替常规的圆形焊丝作为熔化极伸入到间隙中进行焊接,利用特殊形状的带状电极在间隙中自动形成的摆动电弧来改善对间隙侧壁和根部的加热,实现窄间隙焊接。研制专用的焊枪,研究间隙宽度、电弧电压和送带速度对间隙中带极端部电弧行为的影响。试验发现,电弧在间隙中的摆动受间隙宽度、电弧电压和送带速度的影响程度依次降低。间隙宽度对电弧的摆动具有决定性作用,间隙太宽电弧不能摆动;电弧电压过高导致电弧沿侧壁攀升得不到抑制,而送带速度主要与电弧电压搭配,保证焊接过程的稳定性,二者对间隙中电弧的摆动行为影响较小。结果表明,合理匹配间隙宽度、电弧电压和送带速度可以实现稳定的摆动电弧,获得侧壁和焊缝根部熔合良好的窄间隙焊缝。

厚壁铝合金摇动电弧窄间隙GMAW焊缝气孔分布与成形

严重的气孔缺陷和不良的焊缝成形会影响厚壁铝合金窄间隙熔化极气体保护焊(narrow gap-gas metal arc welding,NG-GMAW)的焊接质量.文中针对摇动电弧NG-GMAW焊缝气孔分布及成形进行研究,为实际焊接应用提供指导.研究了电弧摇动角度、摇动频率及侧壁停留时间对焊缝气孔分布及焊缝成形的影响规律,探讨了焊缝气孔分布与成形之间的关系,分析了电弧摇动对焊缝成形和气孔分布的影响机制.研究表明:电弧摇动对焊缝气孔分布及成形有直接的影响,焊缝气孔缺陷与焊缝成形之间存在明确联系,良好的焊缝成形对应着较低的气孔率.

厚板常用弧焊工艺的技术和经济特性比较

对厚板结构常用的焊条电弧焊、埋弧焊与窄间隙埋弧焊、传统气体保护焊、窄间隙气体保护焊工艺方法,进行焊接坡口填充面积、焊接生产率、焊接热输入量、焊态焊接接头组织和性能、焊接残余应力和综合焊接生产成本方面的分析和比较。上述工艺方法中,窄间隙气体保护焊具有更高的焊接生产率,焊态接头的承载能力更高,焊接残余应力更低,焊接生产成本大幅度降低40%~80%。