双丝脉冲MIG/MAG焊的研究现状和发展方向

对国内外近十多年来双丝脉冲MIG/MAG焊的研究现状进行了分析,从其焊接具有熔敷速度快、飞溅小、焊接质量高等优点以及控制方法几个方面进行了较为详细的介绍,并对双丝脉冲焊技术的发展趋势作了进一步的展望。

双脉冲MIG/MAG焊全数字控制策略

对于双脉冲MIG/MAG焊,在基于变速送丝的基础上,为实现等弧长控制与过程稳定,提出了包括弧长稳定、电压和电流瞬时值反馈计算的三闭环控制模型.在每个熔滴过渡周期内,该模型能够检测弧长变化并做出调整,对于干伸长的变化也能进行实时补偿.采用DSP进行了全数字实现,样机实验表明,所提出的控制策略可行,焊接过程稳定,焊缝成型美观.

多功能脉冲MIG/MAG焊控制系统及软件设计

在硬件设计的基础上,对微机控制多功能脉冲MIG/MAG焊接系统的控制系统及软件进行设计,对软件系统的主程序和子程序流程进行了分析,软件系统结构的建立为多功能焊接系统功能的实现提供了保障,真正实现了焊机的多功能性。

微机控制的脉冲MIG/MAG焊接电源的研制

主电路采用IGBT为主控开关功率转换器件 ,利用 16位高性能单片机 80C196KC ,对微机控制脉冲MIG逆变弧焊电源的组成和控制原理进行实时精确控制的研制 ,并做了可靠性与抗干扰设计 .研制结果表明 :该焊机脉冲频率带宽大 ,为 0 .5～ 2 5 0Hz ,响应速度快 ,抗干扰能力强 ,能够满足全位置焊接的需要 .

脉冲MIG/MAG焊接自适应模糊控制系统的研究

脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡的控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研究课题。本文首次提出自适应模糊控制方案对脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡进行在线实时控制，建立了以全数字控制ＩＧＢＴ逆变弧焊电源为核心的自适应模糊控制系统，对自适应模糊控制系统进行了设计和８０９８单片微机程序控制。最后，对自适应模糊控制系统进行了应用研究，试验结果表明，达到了设计要求。

珠海伟鼎成功推出数字化脉冲MIG/MAG焊机

经过近三年的研发，珠海伟鼎成功开发出ADP系列数字一元化脉冲MIG／MAG焊机，达到欧洲同类产品水平，性价比优于进口焊机。

局部干法水下快频脉冲MIG焊电源研制

针对复杂水下环境焊接过程对焊接电源超高动特性与精确控制需求,设计基于SiC模块的快频脉冲焊接电源功率主电路,开发全数字化控制系统,研制出局部干法水下快频脉冲MIG焊电源(local dry underwater fastfrequency pulsed MIG,LDU-FFPMIG).研制的LDU-FFPMIG焊接电源额定输出电流为400 A,能精确输出多种0~30 kHz的快频脉冲电流波形,快频脉冲电流幅值高达200 A.提出LDU-FFPMIG焊接新工艺,将快频脉冲应用到304不锈钢局部干法水下MIG焊接,探究快频脉冲对传统局部干法水下脉冲MIG焊的影响.结果表明,研制的LDU-FFPMIG焊接电源能够实现稳定的局部干法水下MIG焊,可获得良好的焊缝成形;快频脉冲电流的引入可显著提高电弧能量密度和焊接稳定性,减小熔宽(B)、增大熔深(H),焊缝成形系数(B/H)减小约30%,并且可以细化晶粒.

双丝脉冲MIG焊与MAG焊的工艺对比研究

针对双丝脉冲MIG焊与MAG焊进行工艺及理化性能的对比试验,为非能动安全壳冷却辅助水箱的双丝熔化极气体保护焊保护气的使用提供参考。对比两种焊接方法的外观与宏观金相,结果表明:双丝脉冲MAG焊的焊接飞溅要少于双丝脉冲MIG焊,双丝脉冲MAG焊焊缝外观成形要优于双丝脉冲MIG焊。同时借助高速摄像设备,针对不同焊接工艺的熔滴过渡行为、熔滴过渡频率进行研究,并对熔滴过渡行为的机理进行了探讨。结果表明:当双丝脉冲MIG焊和双丝脉冲MAG焊均处在射流过渡区间时,双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡频率要高于双丝脉冲MIG焊。理化试验结果表明:双丝脉冲MAG焊冲击性能优于双丝脉冲MIG焊。

高效双丝MIG／MAG脉冲焊系统及工艺

高效焊接方法是实际生产的迫切要求,据此本文提出了推挽式双丝脉冲焊工艺,介绍了以单片机为核 心的双丝脉冲焊控制器的原理及功能,建立了双丝气保护脉冲焊系统。采用熔化极氩弧焊进行双丝脉冲焊工艺实 验,研究了双丝脉冲焊两路参数对焊接过程的影响,对电弧进行了高速摄影。试验结果表明:所设计的推挽式脉冲 双丝焊系统是成功的;高速摄像也证实实现了一脉一滴的熔滴过渡。

自适应Synergic脉冲MIG(MAG)焊微机控制研究

研制的自适应Synergic脉冲MIG焊微机控制系统,用光电码盘提取送丝速度信号,同时取脉冲峰值电压作为电弧电压反馈信号。该系统除具有常规的Synergic控制系统的一系列优点外,还对送丝速度以外的对弧长干扰的各种因素有较强的自适应能力。介绍了系统的控制原理、硬件接口及主程序流程。工艺试验表明,该系统的抗干扰能力强、焊接过程稳定、无飞溅、焊缝成形美观。

MIG（MAG）脉冲焊熔滴的过渡行为

利用微机控制脉冲电源，配合高速摄影，研究了脉冲ＭＩＧ焊各种熔滴过渡形式的过渡行为及其对焊缝成形的影响，研究结果表明，一个脉冲可以过渡多滴，一滴，或多个脉冲过渡一滴，不同熔滴过渡形式，熔滴的体积，速度及冲量等参量都不一样，对焊接过程及焊缝成形也有影响，只有－脉冲－滴在基值电流期间过渡是最佳的熔滴过渡形式。

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.

双弧脉冲MIG焊耦合电弧特性的数值模拟研究

针对双弧脉冲MIG焊热源稳定性差的问题,本文对双弧脉冲MIG焊耦合电弧进行瞬态数值模拟,分析了不同脉冲电流参数下耦合电弧形态、温度和压力的分布及变化规律。研究表明:耦合电弧呈驼峰状,脉冲电流发生跳变时,耦合电弧伸展或收缩,并逐渐稳定,峰值电流越小,越快达到稳定;增大脉冲电流,耦合电弧温度和电弧压力随之升高;保持总电流不变,减小主弧电流,增大旁弧电流,主弧温度和电弧压力减小,旁弧温度和电弧压力增大,当旁弧电流足够大时,耦合电弧温度和电弧压力呈双峰分布。数值模拟结果与双弧脉冲MIG焊工艺实验结果吻合良好,模拟结果对调控双弧脉冲MIG焊脉冲电流参数,改善其耦合电弧稳定性及工艺性能具有重要意义。

A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头应力场有限元模拟

基于B样条拟合非线性曲面的优势建立B样条焊缝模型,根据脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊接基-峰值电流热输入特点建立高斯面+锥形体组合热源模型,采用该模型模拟A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头的温度场及应力场,并进行了试验验证。结果表明:模拟所得T型接头熔池的熔深和熔宽以及特征点峰值温度与试验结果间的相对误差不大于1.4%,验证了模型的准确性。在距焊缝中心约10 mm和30 mm处的纵向残余应力模拟结果与试验结果间的相对误差分别为28.0%和20.6%,其计算精度比采用简化焊缝及双椭球热源模型至少提高了15.7%。

S355J2W钢高频脉冲MAG焊T-HV焊缝的组织和性能

文中选用直径分别为1.2 mm和1.6 mm的焊丝,对S355J2W耐候钢进行高频脉冲MAG焊工艺试验,接头为T形接头,通过对焊接接头宏观形貌观察和微观组织分析,2种工况焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,且在较小热输入的条件下采用直径1.6 mm焊丝打底也可防止产生根部未熔合、未焊透缺陷,避免了气孔、夹杂及裂纹的产生。接头显微组织特征类似,焊缝为较多的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)及粒状贝氏体(BG)组织,未见向晶界内生长的塑性较差的侧板条铁素体(FSP);熔合区主要为一定量的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)组织,少量的珠光体(P)、粒状贝氏体(BG)组织,靠近焊缝侧晶粒较细小,靠近过热区侧晶粒较粗大;过热区主要是较多的细条状铁素体(IGF)、粒状贝氏体(BG)和少量珠光体(P)组织,晶粒大小比较均匀。采用Image-Pro Plus软件测量和计算了焊缝中针状铁素体占比,与直径1.2 mm焊丝相比,采用直径1.6 mm焊丝的焊缝中针状铁素体增加了10%。硬度测试结果表明:2种工况焊接接头的硬度值均在母材处出现最小值,在过热区出现最大值,且硬度值均小于标准规定的HV10380。

S355J2W+N钢不同直径焊丝的高频脉冲MAG对接焊工艺

文中采用φ1.2 mm和φ1.6 mm焊丝对S355J2W+N耐候钢进行高频脉冲MAG对接焊工艺试验,坡口角度为40°,使用直径1.2 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流236 A,电弧电压29 V;盖面焊接电流242 A,电弧电压30.1 V,摆动角度3°,摆动速度8周/min,摆动的左右停留时间为0.3 s;使用直径1.6 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流210 A,电弧电压26.5 V;盖面焊接电流249 A,电弧电压27.5 V。对焊接接头进行宏观形貌观察和分析,结果显示:焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷,外观符合EN ISO17637∶2016/EN ISO 5817∶2014 B级质量要求。但G40X焊缝呈蘑菇状,G40Y焊缝近似三角形状,且G40Y焊缝成形系数、余高系数及焊趾角度均大于G40X的,与φ1.2 mm焊丝相比,使用φ1.6 mm焊丝可使根部熔深提高50%。

S355J2W耐候钢高频脉冲MAG焊对接接头的组织和性能

文中选用φ(Ar)80%+φ(CO_(2))20%(M21型)的保护气体,对板厚为12 mm的地铁转向架构架用S355J2W耐候钢进行了3 mm间隙的高频脉冲MAG焊(冷焊打底)与常规脉冲MAG焊2种工况的对接焊工艺试验,研究了接头的组织和性能。研究结果表明:2种工况的对接焊接头,焊缝均成形良好,接头无裂纹、气孔等缺陷,且焊缝金属与母材金属熔合良好;接头的显微组织特征类似,为先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)以及少量粒状贝氏体(BG)组织。与常规脉冲MAG焊相比,采用高频脉冲MAG焊(冷焊打底)可获得较为理想的接头组织和性能。

多丝MIG/MAG脉冲焊接控制方法

多丝焊是高效化焊接的一个重要分支,具有广大的发展空间。利用电子技术、自动控制理论与单片机技术制造了以单片机为核心、可进行最多四丝焊接的多丝脉冲MIG/MAG焊接的焊接控制器。该控制器可以按照脉冲焊接的要求,生成频率、占空比、相位差、峰值、基值都可调的脉冲控制信号,并通过光电耦合器将信号送入电焊机,实现可控的多丝脉冲焊接。介绍了该脉冲控制器的硬件设计及其所实现的主要功能,并对其进行了验证性试验。该脉冲控制器的研制成功对未来研究多丝焊接过程与电弧形态有着积极的意义。

脉冲MIG焊熔池行为的数值模拟研究

基于流体力学、热力学及电磁学等理论建立二维脉冲MIG焊熔池数学模型,在Fluent软件中通过用户自定义程序(UDF)添加模型所需的热源、动量源项以及定义材料的物性参数,对焊接过程进行数值模拟,分析各驱动力对脉冲MIG焊熔池行为的影响以及熔池在脉冲周期内的变化规律。模拟结果表明,在焊接过程中马兰戈尼力对熔池影响最大,其次为电弧压力,然后为电磁力,浮力影响相对较小。在各驱动力复合作用时,熔池表层的熔池形态以马兰戈尼力为主导,熔池内部以电磁力为主要作用力,造成熔池内形成了两种不同方向的环流。熔滴冲击力主要作用于熔池表层,对熔池内部影响较小。脉冲MIG焊高速摄像试验表明,实际熔池形态与模拟结果吻合良好,验证了熔池模型的合理性。

基于视觉反馈的铝合金脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程熔宽控制

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊(melt inert-gas welding,MIG焊)焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机(CCD)高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态软件作为上位机软件,设计使用增量式PID控制器,建立了铝合金脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊控制平台,在此基础上利用图像视觉传感技术以及相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方式进行4mm的铝合金钢板的焊接试验。结果表明:采用脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊的方式,利用视觉信号为反馈量,送丝速度为控制量的控制策略可以实现焊接过程熔宽的实时控制,并保证了焊接过程的稳定和焊缝成型的美观度。