非熔化极气体保护焊接熔池表面形貌三维传感及其装置设计

熔池表面形貌的传感及其三维恢复在焊接机理研究和成形控制中均有着深远的意义,然而焊接过程中强弧光的干扰和熔池表面的镜面特性使得熔池表面的三维传感非常困难。利用小功率结构光条纹激光器投射激光条纹于非熔化极气体保护焊(Gas tungsten arc welding,GTAW)熔池表面,由成像屏接收熔池表面镜面反射过来的激光条纹,利用镜头前附加了与激光器波长匹配的窄带滤光片的电荷耦合器件(Charge-coupled device,CCD)摄像机观察成像屏上的条纹变化,从而获得熔池表面的高度等三维信息。为了便于研究传感规律及确定传感器结构参数间的最佳组合,设计了一套传感装置,并利用该传感装置在强弧光下获得了清晰的能够反映GTAW熔池表面形貌的激光反射条纹图像。

轴向磁场对非熔化极焊接电弧的影响

利用设计的轴向磁场产生装置,采用理论与试验相结合的思路,将其作用于非熔化极焊接过程,包括等离子焊接和钨极氩弧焊(TIG)两种焊接方法.利用高速摄像装置观察电弧形态变化,获得并对比两种电弧的变化情况.结果表明,由于等离子电弧本身组成的特殊性,导致其与TIG电弧在同样磁场作用下发生变化的程度不同.然后做出运动受力分析,建立了轴向磁场下的粒子运动模型,由于粒子轴向运动速度的差异性,导致轴向磁场下带电粒子的运动阶段的不同,给出了两者在磁场下不同变化的原因.

磁控电弧焊接工艺在非熔化极气体保护焊中的应用

针对非熔化极气体保护焊,介绍了作用于焊接过程中的平行磁场、横向磁场、纵向磁场、双尖角磁场和旋转磁场的特点及磁场发生装置的组成,分析了磁偏弧工艺、磁摆弧工艺、均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、非均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、旋转磁场作用下的磁旋弧工艺、磁再压缩技术等国内外典型的磁控电弧焊接工艺的基本原理、应用范围及存在的问题。并对焊接电弧外形的变化和运行机制,焊接电弧外加磁场强度的变化关系进行了研究。

有色金属压力容器非熔化极氩弧焊焊接工艺

在碳钢及低合金钢压力容器焊接工艺中,已广泛采用非熔化极(钨极)氩弧焊焊接方法。有色金属与碳钢及低合金钢相比,可焊性较差,焊接难度较大,所以有色金属非熔化极(钨极)氩弧焊焊接工艺还不够成熟。以有色金属(包括铝、铜、镁等及其合金)压力容器焊接为例,通过大量的工程实践证明,从焊接材料、焊接接头型式及尺寸、焊前准备、焊接过程等方面来研究非熔化极氩弧焊焊接工艺,可以使有色金属压力容器焊接接头的焊接质量达到标准要求。

非熔化极旁路耦合电弧GMAW工艺研究

在优化工艺参数的基础上,采用非熔化极旁路耦合电弧GMAW进行焊接工艺试验,得到成型良好的焊缝,并通过LabVIEW软件对其电流、电压信号进行采集,分析其电流分布。测量结果表明,与普通GMAW方法相比,非熔化极旁路耦合电弧GMAW可实现高熔敷电流下的低母材电流输入,从而达到高效焊接的目的,并且焊缝成型良好。

旁路电流对镁合金非熔化极气体保护焊接熔池及其残余应力的影响

利用ANSYS软件对厚度为2 mm的AZ31B镁合金薄板的非熔化极气体保护焊(DEGMAW)焊接过程进行有限元分析,利用间接耦合法计算焊件的温度场,分析AZ31B镁合金板焊件残余应力的分布规律,并研究了DE-GMAW旁路电流对焊件熔池尺寸和残余应力的影响规律.结果表明,在焊接总电流和其他焊接参数一定的条件下,随着旁路电流增大,母材的热输入减小,熔深值下降,熔宽值略有降低,焊缝受到的残余拉应力逐渐减小.

不锈钢管自动非熔化极惰性气体钨极保护焊环焊工艺研究

针对不锈钢轨道客车空调冷凝水排水管与车顶及底架的焊接,以及底架制动管路之间的焊接问题,开发了自动非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG)环焊工艺,解决了焊接密封性问题。探索管-管自动TIG焊工艺在不锈钢轨道车辆管道连接中应用的可行性,开发了管-管对接夹具及机头,研究了不锈钢钢管对接焊接工艺参数选定,以及焊接接头组织特征及性能,为不锈钢轨道客车焊接新工艺的制定提供参考依据。

基于非熔化极惰性气体保护电弧焊的铝合金车身维修研究

基于提高铝合金车身维修水平的目的,从焊接工艺视角出发,提出将非熔化极惰性气体保护电弧(Tungsten Inert Gas,TIG)焊应用于铝合金车身维修,着重分析非熔化极惰性气体保护电弧焊工艺中焊接速度和焊接峰值电流对焊缝形貌的影响。结果表明:车身焊缝熔深受焊接速度的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大;熔深受峰值电流变化的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大。建议车身维修期间,设定TIG焊接速度为10~12 mm/s,峰值电流为180~200 A。另外,针对TIG焊接在铝合金车身维修中的应用给出了一些指导性建议。

浅谈有色金属压力容器非熔化极氩弧焊焊接工艺

在压力容器的使用材料中,除了广为人知的合金钢、碳钢以及不锈钢之外,一些具有特定优点的的有色金属也逐渐得到应用,比如目前使用较多的有色金属钛以及钛合金、铝以及铝合金等,都可以用来制造压力容器。非熔化极氩弧焊这项焊接工艺早已经被广泛应用于低合金钢以及碳钢的焊接中去,但是由于有色金属一般来说可焊性较低,有很大的焊接难度,因此在用有色金属制造压力容器的焊接技术上还不成熟。

超级双相不锈钢S32750深熔TIG焊接工艺研究

为提高薄壁、大直径压力容器产品的焊接效率,研究了5 mm厚超级双相不锈钢S32750的深熔非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG)焊接工艺。通过焊接试验和工艺评定确定了S32750的焊接工艺参数,对焊接接头进行了力学性能试验和腐蚀试验。试验结果表明,对厚度5 mm的S32750不开坡口进行焊接,深熔TIG焊接可实现一次熔透,并获得质量可靠的焊接接头,可大幅提高薄壁、大直径超级双相不锈钢压力容器的生产效率。

电弧增材制造工艺及其应用

从丝材电弧增材制造技术的应用出发,重点介绍了埋弧、等离子、熔化极/非熔化极电弧增材制造的工艺特点、商用化设备和产品研发以及未来的应用方向。同时分析了电弧增材制造同焊接、铸造工艺的区别、优势和应用中的问题,为电弧增材制造工艺的选择和应用提供支持。

环境温度对AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金温度场及应力场的影响

环境温度对非熔化极气体保护焊(TIG)堆焊过程中堆焊层的温度场与应力场有着重要影响。为了探明AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金过程中缺陷的产生原因,采用ABAQUS有限元分析软件,对不同热输入量和不同环境温度条件下TIG堆焊Inconel 625合金的温度场和应力场分布规律进行研究。结果表明,当堆焊工艺参数相同时,在较低的环境温度下(0℃)焊缝残余应力高,分布不均匀,焊接变形大,容易产生焊接缺陷。通过适当降低焊接电流及焊接速度,在保证热输入量的条件下,可降低焊接峰值温度、残余应力及应变,从而减少裂纹、孔洞等焊接缺陷的产生,提高焊接质量。

焊后热处理对Al-Mg-Sc合金板材焊接接头组织与力学性能的影响

采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝为填充材料对Al-Mg-Sc合金薄板进行手工非熔化极惰性气体保护焊(TIG焊),并对焊接接头进行350℃下保温1h的焊后热处理.通过拉伸实验、显微硬度测试、SEM及TEM观察对热处理前、后的Al-Mg-Sc合金焊接接头的力学性能及微观组织进行了对比研究.结果表明:热处理前焊接接头强度为332 MPa;经350℃/1h热处理后,焊接接头强度增至410 MPa,焊接接头强度系数达到0198,焊接接头延伸率由5.6%增加至14.4%,并且焊缝区的显微硬度得到大幅度提高,拉伸时断裂位置由焊缝区转移到了熔合区.焊后热处理使焊缝区析出大量弥散分布的Al_3(Sc,Zr)粒子,这些粒子与基体共格,使焊缝区的硬度、抗拉强度和屈服强度大幅度提高.

焊接电参数对GTAW熔透状态的影响

针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间.采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间.结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.

磁场参数对镁合金焊接接头力学性能的影响

在对5 mm厚的AZ31镁合金板进行TIG焊过程中,施加纵向交流变频磁场.试验过程中调节磁场参数对试样进行抗拉和硬度试验,采用扫描电子显微镜及光学金相显微镜对试样的焊缝进行显微组织和断口分析,研究磁场参数对AZ31镁合金接头组织和力学性能的影响规律,并对磁场作用机理进行研究.结果表明,外加纵向磁场可以促使电弧旋转对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善;当磁场电流为2 A,频率为20 Hz时,焊缝的力学性能达到最佳值,此时硬度为76.2 HV,抗拉强度为231 MPa.

焊后热处理对FSW和TIG焊残余应力影响的数值模拟

为展示FSW在焊接残余应力方面的优势和特点,采用顺序热力耦合模型模拟FSW和TIG两种焊接构件的残余应力,在与已有文献验证对比的基础上,讨论和对比焊后热处理工艺对残余应力分布的影响。结果表明:FSW的焊后残余应力低于TIG焊接,在焊接厚度方向上,FSW的残余应力有较明显的变化,而TIG焊的残余应力变化很小;热输入功率的改变对TIG纵向残余应力的影响相对较小,而对FSW的影响较大;随着热处理温度的升高,焊后热处理对残余应力的降低作用越明显;同样的焊后热处工艺对TIG焊的残余应力降低更为明显。

逆变TIG焊短路小电流接触引弧技术中的信号处理

非熔化极钨极氩弧焊(TIG焊)作为很重要的一种焊接方法,具有焊接过程稳定,收弧容易控制的特点,在有色金属及不锈钢的焊接中得到广泛应用。引弧是TIG焊中的一个关键环节,引弧性能的好坏直接影响到焊接过程能否顺利进行。随着电力电子技术的迅速发展。

铝合金脉冲GTAW背面熔池位置及熔宽信息实时提取

根据铝合金脉冲GTAW背面熔池及焊缝图像的特点,开发了熔池及焊缝边缘提取算法,该算法的步骤为最大方差阈值分割、二值开运算、二值闭运算和轮廓提取,在此基础上准确地提取了背面熔池位置信息和背面熔宽信息,为下一步传感器随动控制和背面熔宽控制奠定了良好的基础。

基于弧压反馈的薄板GTAW智能熔透控制

薄板GTAW的熔透控制是保障其焊接质量的关键,而焊接熔透的智能传感与识别是其中的核心难题.传统的焊缝背面直接视觉传感可以有效提取熔透控制信息,但是往往因为可达性受限而不能使用.因此,文中对基于GTAW弧压电信号的传感焊接熔透进行研究,基于弧压反馈提取焊接熔透信号,进而调节焊接电流波形保证焊缝均匀熔透而不发生烧穿.试验采用4 mm厚热轧钢板、3 mm厚冷轧钢板进行表面堆焊.结果表明,在不同电流形式下堆焊试验中验证了控制原理,反馈智能调节,变散热条件以及变间隙试验均可得到较美观的焊缝.