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涂层316L不锈钢焊丝GMAW焊接稳定性研究

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热加工工艺 2022年第3期51卷 69-72页

作者：冷宇轩赵英利胡连海张坤牛子琛嵇爽靳旭乐石家庄铁道大学河北省交通工程材料重点实验室河北石家庄050043 河钢集团钢研总院河北石家庄052165

为了改善熔化极气体保护焊的工艺性,采用拉拔涂敷工艺开发涂层316L不锈钢焊丝,涂层成分为Ca元素的化合物以及Na、Ti、Si元素的氧化物,制备的两种涂层焊丝分别含有CaF_(2)和CaC0_(3)。通过电参数信号采集系统和高速摄影机对未涂层焊丝与... 详细信息

为了改善熔化极气体保护焊的工艺性,采用拉拔涂敷工艺开发涂层316L不锈钢焊丝,涂层成分为Ca元素的化合物以及Na、Ti、Si元素的氧化物,制备的两种涂层焊丝分别含有CaF_(2)和CaC0_(3)。通过电参数信号采集系统和高速摄影机对未涂层焊丝与涂层焊丝的堆焊过程稳定性进行研究。结果表明:未涂层焊丝的焊接电流波动较大,电弧形态不稳定,焊接稳定性差;含CaF_(2)涂层焊丝的电弧不稳定,焊接工艺性恶化;含CaC0_(3)涂层焊丝的焊接稳定性相比未涂层焊丝显著改善,电流电压波形十分稳定,焊接电弧呈“圆锥状”。

关键词：熔化极气体保护焊涂层316L不锈钢焊丝电弧形态焊接稳定性

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薄板变极性GMAW焊接稳定性及工艺研究

薄板变极性GMAW焊接稳定性及工艺研究

作者：胡子鑫华南理工大学

学位级别：硕士

金属薄板构件在汽车、家电和航天航空等行业得到广泛应用,由于金属薄板对热输入敏感,采用GMAW焊容易产生弯曲变形和烧穿等焊接缺陷。变极性GMAW通过调整焊接电流大小和正负半波的时间来精确控制对母材的热输入量,解决GMAW焊接稳定性差... 详细信息

金属薄板构件在汽车、家电和航天航空等行业得到广泛应用,由于金属薄板对热输入敏感,采用GMAW焊容易产生弯曲变形和烧穿等焊接缺陷。变极性GMAW通过调整焊接电流大小和正负半波的时间来精确控制对母材的热输入量,解决GMAW焊接稳定性差、热输入量大、焊接变形严重的问题,具有广泛的应用前景。本文首先介绍了变极性GMAW工作原理,搭建了变极性GMAW焊接工艺试验平台,对焊接测试设备进行了选型,指定了工艺试验研究路线。分短路过渡和电弧重燃两个阶段研究变极性GMAW焊接过程熔滴受力变化;采用高速摄影采集变极性GMAW焊接过程的电弧特性,研究了短路过渡中熔滴和电弧的形态变化;采用电弧分析仪采集焊接电流和电弧电压数据制成电压电流概率分布图和U-I图,研究焊接过程稳定性;采用变极性GMAW对3mm低碳钢板进行焊接工艺试验,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律;依据焊接试验结果,制备焊缝金相,研究工艺参数对焊缝组织以及力学性能的影响。变极性GMAW焊接稳定性研究结果显示,试验中焊接电源预设的焊接电流电压值与电流电压概率分布图显示的电压电流概率值的一致性较好,U-I图整体曲线轮廓的集中度、整齐度和规则性较好。工艺试验研究结果显示,短路阶段的焊接工艺参数主要影响焊接飞溅,燃弧阶段的焊接工艺参数主要影响焊缝的几何形状。总结焊接工艺参数的影响规律后得到了最优焊接工艺参数。金相研究结果显示,随着短路电流上升斜率和燃弧基值电流的增大,焊缝区、熔合区、热影响区晶粒尺寸变大,魏氏组织含量增多;随着燃弧峰值电流的增大,焊缝区晶粒尺寸变大,魏氏组织含量增加,熔合区、热影响区晶粒尺寸和魏氏组织含量变化较小;随着EN比率的增大,焊缝区、熔合区、热影响区晶粒细化,魏氏组织含量显著减小。力学性能研究结果显示,随着EN比率的增大,焊缝组织硬度、抗拉强度以及屈服强度增加。

关键词：变极性GMAW 薄板焊接稳定性工艺参数组织性能

中厚板脉冲双丝高速打底焊自由成形及稳定性分析

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焊接学报 2023年第5期44卷 14-19,I0003,I0004页

作者：陶星空杨环宇巴现礼刘黎明大连理工大学辽宁省先进材料连接技术重点实验室大连116024

采用不同直流脉冲匹配的tandem焊枪实现了12 mm厚Q235钢共熔池打底焊接,并利用高速图像(HSI)和实时电信号对焊接过程进行实时动态检测,研究了焊接速度对焊缝成形、焊接电弧形态和焊接过程稳定性的影响.结果表明,焊接速度主要对焊缝成形... 详细信息

采用不同直流脉冲匹配的tandem焊枪实现了12 mm厚Q235钢共熔池打底焊接,并利用高速图像(HSI)和实时电信号对焊接过程进行实时动态检测,研究了焊接速度对焊缝成形、焊接电弧形态和焊接过程稳定性的影响.结果表明,焊接速度主要对焊缝成形和焊接过程稳定性造成影响,对电弧形态的影响不大.随着焊接速度的增加,电弧稳定性先增大后减小,在焊接速度为40 mm/s时,背部自由成形最佳.不同焊接速度下,主丝电弧都保持较高的挺度,几乎不发生偏移,从丝电弧形态在单个脉冲周期内通过产生9°~15°的规律性摆动,促进熔池中部金属向侧壁流动,减小熔池后端金属的累积,从而消除焊缝表面的驼峰和起脊缺陷,提升了整体光洁度.主丝的焊接稳定性整体高于从丝,当焊接速度为40 mm/s时,两电弧稳定性最好.创新点:(1)采用不同直流脉冲匹配的tandem焊枪实现了12 mm厚Q235钢共熔池打底焊接,最高焊接速度可达40 mm/s.(2)以12 mm厚Q235钢为研究对象,探究焊接速度对tandem打底焊焊缝成形、焊接电弧形态和焊接过程稳定性的影响.

关键词： tandem 脉冲打底焊自由成形焊接稳定性

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双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第5期46卷 448-452页

作者：丁雪萍李桓杨立军高莹天津大学天津市现代连接技术重点试验室天津300072 天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程.选取后丝一个周期内电流峰... 详细信息

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程.选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响.结果表明:双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12,mm以内或30,mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20,mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32.5,V时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生.

关键词：双丝焊脉冲焊焊接稳定性电信号高速摄像

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激光＋双丝脉冲MAG复合焊的焊接稳定性

机械工程学报 2012年第22期48卷 52-56页

作者：丁雪萍李桓杨立军高莹天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072 天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222

研究激光和Ar+He混合气体中He气体体积分数对激光+双丝脉冲MAG复合焊焊接稳定性的影响。搭建激光+双丝脉冲熔化极活性气体保护(Metal active-gas,MAG)复合焊焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像... 详细信息

研究激光和Ar+He混合气体中He气体体积分数对激光+双丝脉冲MAG复合焊焊接稳定性的影响。搭建激光+双丝脉冲熔化极活性气体保护(Metal active-gas,MAG)复合焊焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察后丝短路和前丝断弧情况并对前丝电弧电压进行单因素方差分析,研究Ar+He混合气体中He气体体积分数对焊接稳定性影响;比较焊接过程中激光的有无对熔滴过渡的影响,分析激光对焊接稳定性影响。结果发现随着He气体体积分数增大,后丝对应短路次数增多,当He气体体积分数为50%时,前丝出现断弧现象,大于50%,断弧时间随之增加,焊接稳定性变差;激光+双丝脉冲MAG复合焊和双丝脉冲MAG复合焊相比,加入激光可稳定电弧,为熔滴提供一附加力,该力促进熔滴过渡,使熔滴过渡尺寸减小,加大过渡频率,改善熔滴过渡,提高焊接稳定性。

关键词：激光电弧复合焊保护气体焊接稳定性

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双熔敷极耐磨堆焊焊条焊接稳定性的分析

焊接学报 2013年第6期34卷 25-28,114页

作者：赵伟邹勇邹增大王育福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

针对φ4.0 mm的双熔敷极耐磨堆焊焊条电弧焊中焊条参数与焊接工艺参数对焊接稳定性的影响进行了研究.结果表明,双熔敷极耐磨堆焊焊条电弧焊电弧电压主要由焊条的双芯间距决定,并受到熔滴过渡、电弧吹力等因素的影响,双芯间距太小或者太... 详细信息

针对φ4.0 mm的双熔敷极耐磨堆焊焊条电弧焊中焊条参数与焊接工艺参数对焊接稳定性的影响进行了研究.结果表明,双熔敷极耐磨堆焊焊条电弧焊电弧电压主要由焊条的双芯间距决定,并受到熔滴过渡、电弧吹力等因素的影响,双芯间距太小或者太大都不利于焊接稳定,当双芯间距为1.0 mm时,电弧电压为33 V左右,焊接稳定性优良;药皮重量系数为45%～56%时,保护效果较好,冶金反应充分,焊接稳定,熔覆层硬度HHRC>6 200 MPa;焊接电流选择180～200 A为宜,这比传统同规格耐磨堆焊焊条焊接电流大且可调范围窄;焊条与工件间的距离为7 mm时,焊接稳定性较好,焊缝与母材熔合良好.

关键词：双熔敷极耐磨堆焊焊条电弧电压焊接稳定性

波形参数对铝合金CMT高速焊接稳定性及焊缝成形影响的研究

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波形参数对铝合金CMT高速焊接稳定性及焊缝成形影响的研究

作者：李超凡山东大学

学位级别：硕士

本实验采集焊接参数,并利用高速相机采用背光阴影法同步拍摄实验过程中熔滴过渡行为,针对铝合金CMT焊接波形电参数,特别是峰值电流Iboost、峰值电流持续时间tboost、基值电流Iwait、峰值送丝速度Vd开展试验。实验结果发现,将基值电流控... 详细信息

本实验采集焊接参数,并利用高速相机采用背光阴影法同步拍摄实验过程中熔滴过渡行为,针对铝合金CMT焊接波形电参数,特别是峰值电流Iboost、峰值电流持续时间tboost、基值电流Iwait、峰值送丝速度Vd开展试验。实验结果发现,将基值电流控制在70A,协调配合峰值送丝速度、峰值电流持续时间、峰值电流大小可有效拓宽铝合金CMT焊接工艺窗口。采用概率统计的方法,分析了上述四个波形参数对铝合金CMT焊接过程中各阶段持续时间概率分布的影响规律。焊速1.0 m/min,一定平均送丝速度下,发现当峰值电流Iboost小于等于160 A时,对焊接过程稳定性影响较大,热输入较低,液态金属粘度大,与焊丝端部黏连,在短路分离阶段,产生飞溅现象,当峰值电流大于等于180A时,熔滴过渡模式由CMT过渡转变为射滴过渡+CMT过渡的混合过渡模式;增加峰值电流持续时间,平均CMT焊接周期时间基本不变,分析发现,随着峰值电流持续时间的增加,基值电流持续时间等量减小,当基值电流持续时间小于4 ms时焊接过程出现不稳定现象;改变基值电流大小,影响焊丝端部液态熔滴的大小,基值电流过大时,焊丝端部形成大的液态熔滴,受焊丝向前运动及较大电磁力的作用使得焊接过程不稳定;峰值送丝速度的改变影响基值电流持续时间,其与焊接过程焊丝回抽频率关系密切,结合峰值电流持续时间对焊接过程的影响规律,可有效拓宽焊接工艺窗口。对于铝合金CMT焊接过程中混合过渡模式的出现进行研究,研究表明,混合过渡是CMT焊机默认的模式,在峰值电流低于180A或峰值电流持续时间小于8ms是CMT过渡模式,超出该临界值发生混合过渡现象。射滴过渡后焊丝端部留有较大熔滴的焊接参数可进一步提高焊速获得良好焊缝成形。设计正交试验,对铝合金CMT高速焊波形参数进行优化,利用综合分析法对正交实验结果进行评价得出三个参数对焊缝成形的影响程度:峰值送丝速度＞峰值电流持续时间＞峰值电流。优化工艺参数,在高速焊下得到成形良好的焊缝。结合同步拍摄的熔滴过渡图像,分析高速焊下焊缝成形差的主要原因是焊丝与工件的黏连,产生该现象的根本原因是焊丝端部与熔池前沿之间的少量液态金属瞬时凝固。增加焊丝进入熔池时焊丝端部与熔池之间的液态金属量可有效抑制铝合金CMT高速焊时焊丝黏连现象,因而提出了倾斜焊枪的实验方案,最终得出焊速3.6m/min、平均送丝速度6.5m/min、峰值电流220A、峰值电流持续时间15ms、基值电流70A、峰值送丝速度20m/min的条件下,将焊枪倾斜70°可有效避免焊丝黏连现象,焊接过程稳定,得到成形良好的焊缝。

关键词： CMT焊高速焊波形参数熔滴过渡混合过渡波形优化焊接稳定性

实-药芯多丝电弧复合焊中药芯焊丝位置对焊接稳定性的影响

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材料热处理学报 2024年第6期 193-201页

作者：向婷方振龙马强曹增奎张健天津职业技术师范大学机械工程学院天津市金桥焊材集团股份有限公司

为了实现高强钢的优质高效焊接，提出了一种全新的Q960E高强钢的高效焊接工艺，即实-药芯多丝电弧复合焊工艺，该工艺通过一把集成式三丝焊枪实现两根实心焊丝复合一根药芯焊丝，既可以利用药芯焊丝实现焊接接头力学性能的优化，又可以... 详细信息

为了实现高强钢的优质高效焊接，提出了一种全新的Q960E高强钢的高效焊接工艺，即实-药芯多丝电弧复合焊工艺，该工艺通过一把集成式三丝焊枪实现两根实心焊丝复合一根药芯焊丝，既可以利用药芯焊丝实现焊接接头力学性能的优化，又可以利用3根焊丝实现高效焊接。其中药芯焊丝可以从两实心焊丝的正前方、正后方及侧面送入，通过对比分析焊接过程、焊道成形得出最佳药芯焊丝作用位置，并对最佳药芯焊丝作用位置下焊接接头的组织和显微硬度展开分析。结果表明：当药芯焊丝从正后方或侧面送入时，其中一根实心焊丝易与熔池接触发生短路过渡，前者会导致焊道宽窄不一，后者会导致焊道明显偏向药芯焊丝送入一侧。当药芯焊丝从正前方送入时，药芯焊丝呈一脉多滴过渡，且两实心焊丝均为一脉一滴过渡，此时焊接过程稳定，焊后焊道成形较好，焊道横截面形貌呈“双峰”状，是最佳的药芯焊丝送入位置。此外，当药芯焊丝从正前方送入时，焊缝区组织主要为细小的针状铁素体，粗晶区组织主要为粗大的板条马氏体和少量粒状贝氏体，细晶区组织主要为细小的马氏体，不完全淬火区组织主要为回火马氏体。此外，热影响区同时出现了软化和硬化现象，近不完全淬火区的母材硬度最低，仅为296 HV,完全淬火区硬度最高，达到396 HV,母材和焊缝区的硬度在320～340 HV之间。

关键词： Q960E高强钢实-药芯多丝电弧复合焊药芯焊丝作用位置焊接稳定性焊道成形

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铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

焊接学报 2018年第10期39卷 119-123,134页

作者：常云峰雷振王旭友杨海锋哈尔滨焊接研究院有限公司哈尔滨150080

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征.试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳... 详细信息

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征.试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.

关键词：铝合金复合填丝激光匙孔焊接稳定性