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面向9%Ni钢大型储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备

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电焊机 2024年第3期54卷 1-11页

作者：闫强强贾传宝陈崇龙王莹刚胡志文郑庆烨山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室山东济南250061 中核检修有限公司北方分公司山东青岛266400

提出一种面向9%钢大型LNG储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备,旨在解决LNG储罐立缝位置的焊接难题。采用窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,通过电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,有效解决了侧壁熔合... 详细信息

提出一种面向9%钢大型LNG储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备,旨在解决LNG储罐立缝位置的焊接难题。采用窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,通过电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,有效解决了侧壁熔合问题。为配合该工艺,设计了新型窄间隙TIG旋转电弧焊枪,具备无线回转导电、自动送丝和双路气保护功能。同时,提出了一套适用于LNG储罐立缝位置的自动焊接设备,包括真空吸附的挂壁小车和焊接小车。在实验室搭建了全套试验装备,包括焊接小车、全自动送丝机、焊接电源等,控制焊枪立缝位置的焊接行走,防止9%Ni钢磁化,同时保证焊接过程的稳定。对24 mm厚9%Ni钢进行单层单道的焊接试验和窄间隙坡口对接试验,验证了新工艺能够解决厚板窄间隙焊接中侧壁熔合的问题,并且由于电弧循环旋转,对熔池具有搅拌作用,焊缝表面成形平滑美观。该研究为LNG储罐立缝的自动高效焊接提供了技术和装备支持。

关键词：窄间隙旋转电弧侧壁熔合 9%Ni钢立焊自动化焊接

基于多阈值与神经网络的旋转电弧图像飞溅分析

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焊接学报 2022年第12期43卷 41-46,I0005页

作者：汤泉石志新毛志伟南昌大学南昌330031

为探究旋转电弧飞溅产生原因及规律,针对高速相机采集的旋转电弧平堆焊的焊接图像,提出了一种基于掩膜的多阈值与BP(back propagation)神经网络组合方法识别焊接飞溅.多阈值法获取飞溅位置及其轮廓,再通过建立5特征值的BP神经网络模型... 详细信息

为探究旋转电弧飞溅产生原因及规律,针对高速相机采集的旋转电弧平堆焊的焊接图像,提出了一种基于掩膜的多阈值与BP(back propagation)神经网络组合方法识别焊接飞溅.多阈值法获取飞溅位置及其轮廓,再通过建立5特征值的BP神经网络模型识别飞溅.结果表明,对于具有灰度分布范围大、背景复杂的旋转电弧飞溅图像,该组合方法的识别准确率可达95.76%.同时,通过飞溅与焊丝位置的相位分析,飞溅最大数量相位均值为241.4°,即焊丝末端进入熔池后约0.14周期位置,主要是由焊丝末端熔滴与熔池接触导致电流激增,电流抑制不充分造成,该研究结果为旋转电弧焊接飞溅控制提供了依据.

关键词：旋转电弧焊接飞溅多阈值处理 BP神经网络图像处理

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旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层

金刚石与磨料磨具工程 2022年第1期42卷 42-46页

作者：李国华崔玉明董旺姜龙河北普莱斯曼金刚石科技有限公司石家庄050081 河北省激光研究所石家庄050081

为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,... 详细信息

为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,并用相机拍摄相应的电弧形貌。进行金刚石涂层沉积试验,在内径为180 mm的硬质合金拉拔模具和内径为100 mm的石墨内表面沉积出高质量的金刚石涂层。利用拉曼光谱仪和扫描电镜对涂层的成分、表面形貌等进行测试分析。已沉积金刚石涂层的硬质合金模具成功应用于超高压电缆铝护套的拉拔设备中。

关键词：等离子炬旋转电弧环状工件金刚石涂层

核电321不锈钢旋转电弧窄间隙GTAW工艺

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焊接 2022年第4期 17-22,31页

作者：陈崇龙周继辉李侃方超谷国超贾传宝中核检修有限公司山东青岛266400 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 特种焊接技术安徽省重点实验室安徽淮南232000

采用旋转电弧窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)新工艺对核电321不锈钢进行窄间隙焊接试验,根据工业生产实际对321不锈钢的施焊要求,将热输入严格控制在10 kJ/cm以下,并得到侧壁熔合良好、无明显缺陷的焊接接头。对旋转电弧NG-GTAW工艺过程温... 详细信息

采用旋转电弧窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)新工艺对核电321不锈钢进行窄间隙焊接试验,根据工业生产实际对321不锈钢的施焊要求,将热输入严格控制在10 kJ/cm以下,并得到侧壁熔合良好、无明显缺陷的焊接接头。对旋转电弧NG-GTAW工艺过程温度场和应力场分布展开研究,发现在填充焊过程中,近焊缝区域最高温度可达600℃,此时奥氏体不锈钢处在敏化温度区间,在此温度长时间停留可能导致不锈钢耐蚀性能下降。在垂直于焊缝方向,近焊缝区域呈现拉应力,应力值略高于材料的屈服强度,随着与焊缝距离的增加,应力值逐渐降低,在一定位置处,拉应力转变为压应力。沿焊缝方向上,板材中间区域应力值较高,两端应力较低。

关键词： 321不锈钢 NG-GTAW 旋转电弧温度场应力场

X65管线钢窄坡口旋转电弧焊焊接工艺与性能

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焊接 2023年第7期 26-33页

作者：罗雨吉天亮高萌萌王东尧北京石油化工学院北京102617

针对油气管道窄坡口焊接普遍存在的侧壁未熔合问题,开展了X65管线钢窄坡口旋转电弧焊接工艺与性能的研究。搭建了X65管线钢板旋转电弧试验系统,利用高速摄像同步采集系统对旋转电弧熔滴行为进行了研究,分析了旋转电弧频率对熔滴过渡的... 详细信息

针对油气管道窄坡口焊接普遍存在的侧壁未熔合问题,开展了X65管线钢窄坡口旋转电弧焊接工艺与性能的研究。搭建了X65管线钢板旋转电弧试验系统,利用高速摄像同步采集系统对旋转电弧熔滴行为进行了研究,分析了旋转电弧频率对熔滴过渡的影响。通过焊缝截面形貌的宏观金相观察,研究了窄坡口旋转电弧GMAW旋转频率对焊缝成形的影响。结果表明,高频旋转电弧加快了熔滴的过渡频率,减小了熔滴尺寸,促进了熔滴过渡过程。当旋转频率在5~30 Hz范围内时,能获得良好的焊缝成形。在旋转电弧的高频搅拌作用下,所获得的焊缝表面纹路十分致密,且焊接接头具有良好的抗拉伸性能和抗弯性能。

关键词：旋转电弧熔滴过渡焊缝成形窄坡口

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旋转电弧MAG焊强迫短路过渡电流信号滤波

焊接学报 2012年第1期33卷 25-28,114页

作者：高延峰肖建华张华南昌航空大学航空制造工程学院南昌330031 南昌大学机电工程学院南昌330031

研究了MAG焊旋转电弧V形坡口扫描焊接电流的变化特征,发现当电弧扫描到坡口两侧时,由于电极高度变小,会产生强迫短路熔滴过渡.在短路过渡的瞬间会产生较大的峰值电流,对旋转电弧传感器的检测灵敏度造成影响.为此提出了基于空间邻域的均... 详细信息

研究了MAG焊旋转电弧V形坡口扫描焊接电流的变化特征,发现当电弧扫描到坡口两侧时,由于电极高度变小,会产生强迫短路熔滴过渡.在短路过渡的瞬间会产生较大的峰值电流,对旋转电弧传感器的检测灵敏度造成影响.为此提出了基于空间邻域的均值滤波和软阈值小波滤波组合算法,对实际焊接电流信号进行了滤波处理,并研究了该算法的实时性.结果表明,该算法可以使电流波形得到明显的改善,并具有较强的实时性,为焊枪偏差识别奠定了基础.

关键词：旋转电弧短路过渡焊接电流小波滤波

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基于旋转电弧的增材制造成形工艺研究

基于旋转电弧的增材制造成形工艺研究

作者：卢林江苏科技大学

学位级别：硕士

熔化极电弧增材制造方法具有成本低、沉积效率高、可在短时间内制造大型金属构件等优点,已得到广泛应用。然而,该方法存在热输入大、电弧热量分布不均等特点,易导致成形件的道间熔合不良、表面平整度差、层间重熔过多等成形质量问题。... 详细信息

熔化极电弧增材制造方法具有成本低、沉积效率高、可在短时间内制造大型金属构件等优点,已得到广泛应用。然而,该方法存在热输入大、电弧热量分布不均等特点,易导致成形件的道间熔合不良、表面平整度差、层间重熔过多等成形质量问题。针对以上问题,本文利用旋转电弧热作用区域大、热量分布均匀的特征,将其应用于增材制造中,提出一种基于熔化极旋转电弧的增材制造方法,深入探究了该方法的电弧形态、熔滴过渡行为及熔融金属搭接行为等物理过程,并探索了该方法在不同工艺参数下的成形质量及成形特性,为熔化极旋转电弧增材制造方法的应用提供依据。首先探究了旋转电弧增材制造的电弧形态及熔滴过渡行为,其电弧作用区域比常规电弧更大且电弧作用位置周期性变化。随着旋转频率在5～15 Hz范围内增加,熔滴过渡形式并未发生改变,熔滴过渡位置逐渐集中于熔池末端,使熔滴过渡频率逐渐增加、熔滴尺寸逐渐减小。其次,探索了各工艺参数及其耦合作用对单沉积道成形质量的影响,得到了旋转电弧增材制造的工艺窗口;并研究了沉积道成形尺寸随各工艺参数的变化关系。结果表明,在7 m/min的大送丝速度、120～300 mm/min行走速度下,沉积道依然成形良好。随着旋转频率在5～15 Hz范围内增加,沉积道宽度逐渐减小、高度逐渐增加、熔深逐渐增加。研究了旋转电弧增材制造方法的沉积层成形特性,电弧周期作用于前一沉积道,提升了熔融金属的铺展能力,沉积层的道间熔合效果好、表面平整度得到改善且沉积层熔深显著减小。随电弧旋转频率在5～15 Hz内增加,横向热传导受到了抑制,道间热影响区缩小,熔融金属向前一道的铺展能力下降,表面平整度会逐渐变差,熔深会逐渐增加。结果表明,采用旋转频率为5 Hz的旋转电弧方法时,沉积层表面平整度最佳,仅为常规电弧方法的30%,并且熔深最小,仅为常规电弧方法的49%。为验证本文所得到的理论,分别采用常规电弧和旋转电弧增材制造方法对多层单道直壁件和多层多道阶梯件进行增材制造。结果表明,采用旋转电弧增材方法的直壁件成形良好、宽度均匀;沉积有效率达到94.3%,较常规电弧方法提升了12.9%;侧面波纹度为0.67 mm,仅为常规电弧方法的21%。采用旋转电弧增材方法的阶梯件层间结合紧密且重熔深度小;各层的表面平整度均优于常规电弧方法,各沉积层之间的最大宽度差为1.86 mm,仅为常规电弧方法的39%。旋转电弧增材制造方法实现了在保证成形效率的同时有效改善了成形件的成形质量。

关键词：电弧增材制造旋转电弧成形质量成形特性

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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旋转电弧机器人V形坡口焊缝跟踪模型与仿真

焊接学报 2020年第8期41卷 85-89,I0006页

作者：李湘文吴宏宝洪波罗华陈宇焊接机器人及其应用湖南省重点实验室湘潭大学湘潭411105

通过建立旋转电弧传感器扫描V形坡口焊缝时焊枪空间姿态数学模型,提取焊枪三维信息,根据V形坡口焊缝特点,推导出焊枪纠正偏差后ABB机器人的工具坐标系相对于基坐标系的变换矩阵,结合机器人逆运动学,建立了ABB机器人对V形坡口焊缝跟踪纠... 详细信息

通过建立旋转电弧传感器扫描V形坡口焊缝时焊枪空间姿态数学模型,提取焊枪三维信息,根据V形坡口焊缝特点,推导出焊枪纠正偏差后ABB机器人的工具坐标系相对于基坐标系的变换矩阵,结合机器人逆运动学,建立了ABB机器人对V形坡口焊缝跟踪纠偏的数学模型,并针对该模型的求解提出了一种渐进粒子群优化算法,利用LABVIEW并结合该算法对该模型进行仿真分析,得出了左右、高低跟踪偏差.结果表明,模型具有准确性、有效性以及该算法的高效性,为旋转电弧传感器与ABB机器人相结合对V形坡口焊缝进行自动焊接提供了理论依据.

关键词：旋转电弧 ABB机器人数学模型渐进粒子群优化算法

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旋转电弧GMAW焊接工艺

焊接学报 2015年第11期36卷 29-32,114页

作者：孙清洁程文倩刘一搏冯吉才蔡春伟刘准哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室威海264209

采用Q235低碳钢板,研究了旋转电弧GMAW焊接旋转频率和焊接速度两个工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响.结果表明,焊接过程中飞溅随着旋转频率的增加而增多,焊缝成形不美观,当旋转频率大于70 r/min,熔滴短路过渡飞溅显著增大,焊接过程... 详细信息

采用Q235低碳钢板,研究了旋转电弧GMAW焊接旋转频率和焊接速度两个工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响.结果表明,焊接过程中飞溅随着旋转频率的增加而增多,焊缝成形不美观,当旋转频率大于70 r/min,熔滴短路过渡飞溅显著增大,焊接过程不稳定,焊接速度对飞溅影响不大;焊缝余高随旋转频率的增加先增大后维持一定值,随着焊接速度的增加而减小;旋转频率和焊接速度对焊缝熔宽的影响很小;焊缝截面积不随旋转频率改变而改变,但随着焊接速度的增加而减小;焊缝鱼鳞纹间距与旋转频率成反比,与焊接速度成正比.

关键词：旋转电弧 GMAW焊接焊接工艺