厚板窄间隙磁控电弧TIG焊接自动控制系统设计

设计了一套厚板窄间隙磁控电弧惰性气体保护(TIG)焊接自动控制系统,介绍了通过交变磁场控制电弧周期性左右偏转以消除侧壁未熔合缺陷的原理.以可编程控制器(PLC)作为控制核心,根据该工艺的特点对控制系统进行了总体设计.设置两套独立的电弧长度控制系统,分别用于控制钨极处于间隙的居中位置和处于相对稳定的高度;设计并建立了一套运动控制系统;利用高精度气体传感器检测和控制各路保护气的实际流量,同时对保护气拖罩与工件表面之间的距离进行实时检测和控制,实现对厚板焊接过程的有效保护;对焊接电源进行选型及改造以实现数字化控制;搭建适用于工业化生产的视频监控系统.针对大厚板钛合金的焊接试验表明,该系统运行稳定可靠,具备在工业领域进行推广的潜力.

磁控技术在窄间隙焊接和高速TIG焊接上的应用研究

通过分析电弧在磁场中的受力情况,设计了磁控TIG焊接设备,对设备的工作情况进行测试,可达到预期效果。通过施加横向直流磁场,可以实现电弧的单方向偏移,解决高速TIG焊接中电弧拖后的现象;施加横向交变磁场,可以实现电弧摆动,增宽电弧的加热区域,对解决窄间隙焊接上的侧壁熔合问题有积极的影响。

30 mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究

对30 mm厚钛合金TC4板材进行磁控电弧窄间隙TIG焊接试验,并对其接头组织与力学性能进行检测分析,包括金相组织、拉伸强度、冲击韧性及显微硬度。通过优化焊接工艺试验,得到了外观成形美观、保护效果良好,未见宏观缺陷的窄间隙焊接接头。焊缝显微组织主要由片状α相、β相及细针状马氏体α'相组成。磁控电弧窄间隙TIG焊接中电弧在窄间隙坡口中进行周期性摆动,能够降低焊接热输入的同时保证侧壁充分熔合,得到的热影响区与常规TIG焊接方法相比要窄,宽度大约为1~2 mm。对接头进行拉伸试验,断裂位置均在焊缝处,断裂方式为韧性断裂,接头抗拉强度可达到母材的96%以上。接头热影响区硬度值最高,焊缝中心区显微硬度最低,整个接头的硬度峰值出现在热影响区的粗晶区,但未见明显的硬化及软化区域。

磁控TIG高速焊的研究现状

磁控焊接技术是近些年来逐渐发展起来的一种新型的焊接技术,为解决在TIG高速焊过程中,电弧后拖产生咬边、驼峰焊道、未焊透等焊缝成形缺陷,采用外加磁场的方法,通过改变焊接工艺参数与外加磁场的参数影响,如激磁电流、激磁电流频率、磁感应强度等磁控参数,改变电弧形态和运动特性,从而抑制咬边,改善焊缝成形缺陷。文中通过磁控技术对TIG高速焊的电弧形态及焊缝缺陷的解决进行了探讨。

逆变TIG焊电源控制特性及其新型变压器的研究

介绍了一种新型逆变ＴＩＧ焊电源，该电源的变压器选用了非晶态磁性材料作为磁芯，并采用了新型的输出外特性控制电路和引弧控制电路，为提高逆变弧焊电源的可靠性作了有益的探索．

TA31合金磁控窄间隙TIG焊接接头组织和性能研究

为解决TA31钛合金窄间隙焊接过程中的侧壁不熔合问题,开展了磁控电弧摆动对侧壁润湿机理的研究,成功完成42 mm厚TA31钛合金厚板的焊接,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了测试分析。结果表明:磁控电弧摆动有助于改善液态熔体对侧壁的润湿性,获得凹面坡口。润湿性的提高主要是由于电弧摆动改变了熔池与侧壁之间的温度梯度,并且摆动电弧利用电弧压力和电弧剪切力推动熔池向侧壁流动。对42 mm厚的TA31钛合金接头进行组织分析发现,打底层由于热输入较低,宏观组织为等轴β晶粒;填充层及盖面层的热输入相对较高,为粗大的柱状β晶粒。这是由多层焊接过程中原始β晶粒竞争生长机制和外延生长机制导致的。β晶粒内部由纵横交错的针状α相组成,属于典型的网篮组织;打底层受热循环影响,α相明显粗化。焊缝区平均冲击吸收能量为55 J,约为母材的74%;热影响区平均冲击吸收能量为62 J,约为母材的84%。磁控窄间隙焊接技术可以解决侧壁不熔合问题,从而获得组织和综合力学性能良好的TA31钛合金接头。

TC4钛合金磁控窄间隙TIG焊试板热处理前后三维应力

针对100 mm和31 mm厚TC4钛合金磁控窄间隙非熔化极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas, TIG)试板,采用压痕应变法测量表面残余应力分布,采用全释放应变法测量厚度方向的三维残余应力分布。结果表明,两种厚度试板的焊接残余应力数值有所不同:100 mm厚试板表面纵向和横向残余应力峰值高达600～700 MPa,接近材料屈服强度的70%～80%;31 mm厚试板表面纵向和横向残余应力峰值较低,仅达到材料屈服强度的40%～50%。两种厚度残余应力差异较大的原因主要由较大厚度下横向收缩的累积效应造成。经过650℃的焊后真空热处理,两种厚度的焊接试板纵向和横向应力均显著降低,应力降低幅度最高超过50%,剩余残余应力峰值均不超过200 MPa,焊缝处沿厚度方向分布的各向残余应力均接近零值,表面残余应力出现了重新分布。