窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

摇动电弧窄间隙自由成形打底焊工艺研究

针对厚板坡口根部焊接难的问题,文中提出了一种采用摇动电弧的窄间隙坡口自由成形打底焊接方法,通过控制电弧做圆弧形轨迹摇动来调整电弧热分布,使焊接熔池自由凝固成形.进行了摇动电弧窄间隙自由成形打底焊接试验,研究了电弧摇动参数对打底焊缝自由成形的影响.结果表明:电弧摇动参数能显著影响打底焊缝自由成形,过小的摇动参数易使打底焊缝烧穿,适当增大电弧摇动参数可增强坡口侧壁与根部的熔透,过大的摇动参数会产生未焊透缺陷.

辅丝对摇动电弧窄间隙GMA焊接温度场的影响

【目的】旨在建立主辅丝同步的摇动电弧窄间隙GMA焊温度场模型。【方法】从宏观传热学出发,综合考虑横断面几何形状特征、主丝和辅丝的运动及焊缝表面形状对电弧热流分布特征的影响,并利用ANSYS软件对不加辅丝和主辅丝同步摇动两种情况下的电弧瞬态温度场及热循环曲线进行了模拟计算。【结果】焊缝横断面的计算结果、测温特征点热循环曲线的计算结果,与试验结果接近。【结论】证明模型可以真实反映添加辅丝的摇动电弧的移动轨迹及分布特征,具有较高的准确性。不加辅丝时,焊缝横断面底部有明显“双峰”特征,主辅丝同步摇动时,“双峰”特征明显减弱。主辅丝同步摇动情况下的热影响区宽度略有增加。

中部槽构件摆动电弧窄间隙GMAW焊接接头组织及性能研究

采用摆动电弧窄间隙GMAW对中部槽所用50 mm厚ZG/NM异种钢组合进行了非对称填充式双面焊接。焊后在垂直于焊缝方向切取金相试样进行微观组织观察,同时取样进行力学性能测试,包括硬度测试和拉伸试验。试验结果表明:摆动电弧GMAW有效抑制了侧壁未熔合缺陷,未出现裂纹;不同填充层由于焊接规范差异,导致组织有所不同;所表征各填充层拉伸性能表现良好,与填充金属性能相当,其中深U型一侧底层强度最高,单道V型填充层强度介于U型顶部与底部之间;接头填充金属的硬度随位置发生变化,从U型一侧到V型一侧,硬度值逐渐降低。不同填充层,母材硬度值最高,填充金属硬度值最低,接头强度与硬度的差异主要归因于焊缝金属中铁素体的含量与形态。

六向钢节点摆动电弧增材制造及其承载性能

根据六向钢节点结构特点,采用分区成形、平面切片以及摆动与偏置填充的策略制造。为了避免钢节点已成形部分与弧焊枪的相互干涉,将六向钢节点分为直壁圆筒区、两管相贯区和三管相贯区。直壁圆筒区采用摆动填充,两管相贯与三管相贯区分别采用轮廓偏置填充与混合路径填充。合理的成形策略与摆动电弧增材制造工艺,使成形的六向钢节点有良好力学性能与高的成形精度,摆动电弧增材制造六向钢节点整体尺寸偏差为(±1.30)mm。有限元分析和台架测试电弧增材制造六向钢节点在实际工况条件下相贯区的最大应力为36.7MPa,远小于堆积金属屈服强度,始终处于弹性状态,具有高的承载性能。

多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数优化

基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。

基于焊枪摆动和电弧旋转的对接焊缝偏差识别

针对坡口宽度不一的对接焊缝难以实现焊缝偏差识别及自动焊接的难题,提出焊枪摆动和旋转电弧复合的焊缝偏差识别方法。研究对接焊缝在不同焊枪偏差情况下的焊接电流信号,采集电流信号并进行时频分析以选择合适的滤波方法,进行软阈值小波为核心的组合滤波,对滤波去噪后的电流信号作短时能量处理和偏差算法计算。实现焊枪的到边检测与焊缝偏差识别,且偏差结果与设定的焊枪偏差值基本相同,验证整个焊缝偏差识别方法的准确性。

激光-MIG电弧复合焊接6082-T6铝合金气孔抑制机理研究

焊接气孔是铝合金激光复合焊接接头常见的缺陷之一,文章采用激光-MIG复合焊接工艺,研究了6082-T6铝合金在常规焊接路径和光斑摆动焊接路径下的气孔产生与抑制机理。结果表明,针对6 mm铝合金对接焊缝,在常规焊接路径工艺下,接头气孔率随着能量密度的增加而降低,最小气孔率达1.53%,而在光斑摆动焊接路径工艺下,由于光斑摆动的效应,接头气孔率明显降低,最低气孔率达0.33%。对接头进行力学性能测试,两种工艺下接头的强度均达到母材的70%~80%,但常规焊接路径工艺下拉伸从焊缝处断裂,而光斑摆动路径工艺下拉伸均从热影响区断裂。此外,在常规焊接路径下,接头的弯曲性能不合格,而在光斑摆动路径工艺下,接头的弯曲性能测试均合格。接头的力学性能对接头的气孔率表现出了较大的敏感性。

碎焊丝+摆动埋弧焊接技术研究及PCTC船的应用

介绍了大间隙坡口碎焊丝+摆动埋弧焊的焊接方法在PCTC船甲板搭载焊接中的工艺技术研究及应用。通过对碎焊丝+摆动埋弧焊的碎焊丝铺设厚度、装配大间隙进行打底封焊和盖面的焊接工艺进行试验及研究,从工艺性能及力学性能方面进行探讨。结果表明,在采用合理的焊接工艺条件下,此工艺的焊接性能良好,焊接接头力学性能等亦能满足船级规范要求。与传统FCAW+SAW的焊接方法进行对比可知,此工艺的整体焊接效率提高了55%,且焊接质量稳定。

偏心圆弧面磨削自动摆动机构设计

针对诸如逆止器楔块等机械产品中的一些零部件存在偏心圆弧面而不能整周回转加工的问题,设计了一种利用磨床动力自动摆动1/4圆周的磨削机构,为偏心圆弧面的磨削加工提供一种新的加工方法。

摆动电弧传感器及其信号处理

介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结果表明,采用coif5小波能够有效滤除信号中的高频噪声,同时保留信号原有的特征,为焊枪偏差信息的提取提供了依据.

焊接电弧摇动定位控制系统研究

针对传统焊接电弧摆动系统结构复杂、体积大、焊接电弧可达性较差等问题,提出一种与焊炬一体化设计的焊接电弧摇动系统.通过步进电机驱动光栅盘转动,并借助光电开关的位置传感信号,单片机精确计量出光栅缺口宽度,焊前自动寻找出光栅缺口中心,确定摇动轨迹中点;通过驱动微弯型导电杆机构,使焊丝端部的电弧作往复式圆弧形摇动,实现摇动电弧焊接.试验结果表明:该系统结构紧凑,运行可靠,定位控制精度高,满足焊接实际要求.

基于高速摆动电弧传感器的GMAW焊缝跟踪技术研究

针对现有的摆动电弧传感器普遍存在的频率较低问题,研制了特种电机直接驱动的高速摆动电弧传感器,焊枪结构简单,摆动频率高。建立了以工控机为核心的、基于摆动电弧传感器的GMAW焊接焊缝跟踪系统.编制了人机接口界面,通过对焊接电流信号采集和处理,进行焊缝偏差提取,采用PID控制有效地实现了焊缝跟踪。

摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真

为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真.针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型.并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型.结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据.

基于摆动电弧传感的管道焊接焊缝跟踪技术研究现状

基于电弧传感器的焊缝跟踪技术是目前焊接领域的一个重要研究方向,精确的焊缝跟踪可以快速实现焊缝的精确定位,是保证焊接质量的关键。介绍了摆动频率影响跟踪精度的工作原理,综述了电弧传感器的发展与研究现状,分析了各类电弧传感器的应用特点,论述了摆动电弧传感器的在管道焊接机器人系统中集成应用情况。

一种基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪偏差信号处理方法

针对目前常用提取偏差信息的左右积分比较法对V型不对称坡口不适用的情况,结合摆动电弧传感器低频率的特点,提出一种半周期单边积分比较法判断焊枪位置,并采用弧长控制的算法来提取偏差。经实验证明,半周期单边积分比较法用于低频率的摆动电弧传感器,解决左右积分比较法对V型不对称坡口存在的误判是可行的,跟踪效果良好。

焊缝跟踪中的区间积分比较法及其算法改进

主要研究了摆动电弧传感器在焊缝跟踪中的焊缝偏差判别方法和算法改进,首先介绍了摆动电弧传感器的基本原理,然后介绍了区间积分比较法,通过对V型坡口的区间积分比较法的分析,说明在焊缝跟踪中有时会出现误判的原因。针对此问题设计了三种解决方案及算法,给出了它们的优缺点和应用范围。最后通过实际的焊缝跟踪实验,验证了改进算法的可行性和有效性。

摇动电弧窄间隙GMAW焊温度场数值分析模型

从宏观传热学出发,依据横断面几何形状特征,综合考虑电弧摇动、接头几何特征及焊缝表面形状对电弧热流分布特征的影响,建立了摇动电弧窄间隙GMAW焊瞬态温度场数值分析模型.利用ANSYS软件对摇动电弧瞬态温度场及热循环曲线进行了模拟计算,分析了其分布特征.结果表明,模型能够合理、准确反映摇动电弧的移动轨迹及分布特性,且焊缝横断面的计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性.在焊接电流为300A,摇动频率为2 Hz时,熔池形态变化有限.

关于凹圆弧底摆动从动件盘形凸轮机构的系统研究

以同摆式、异摆式凹圆弧底从动件盘形凸轮机构为研究对象,采取对照、比较研究方法,系统、深入地讨论了两种类型机构的压力角计算公式、基本尺寸确定、凸轮工作轮廓设计、从动件弧底推程和回程轮廓工作段确定及机构滑动系数公式等一系列机构分析与设计问题。

摆动电弧水下湿法焊条电弧焊焊接控制及工艺

为进一步推动水下湿法焊条电弧焊的应用,设计并研制一套能实现水下电弧摆动功能的湿法焊条电弧自动焊接试验系统。利用该系统进行水下摆动电弧焊条电弧焊焊接试验。试验结果表明:该系统能实现稳定的水下焊接过程,焊缝熔宽均匀。随着摆动幅度和摆动频率的提高,焊缝熔宽均有增大的趋势,焊缝铺展性的确得到改善,但同时电弧稳定性均呈不同程度的下降趋势。此外在短弧焊接条件下,水下湿法焊接易产生短路过渡,焊接电流和焊接电压波形波动较大,但该现象在摆动频率为2Hz时有所改善。