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三丝间接电弧焊电弧形态及焊缝成形分析

焊接学报 2019年第6期40卷 1-6,I0001页

作者：刘黎明于世宝胡成辉大连理工大学辽宁省材料连接技术重点实验室

气体保护三丝间接电弧焊是一种新型的焊接方法,电弧建立在主丝与边丝之间,工件不连接电源.文中建立了稳定的三丝间接电弧,针对焊缝侧壁熔合问题,分析了不同焊丝分布方式产生的电弧形态对侧壁熔合的影响;针对焊缝层间熔合问题,采用后置... 详细信息

气体保护三丝间接电弧焊是一种新型的焊接方法,电弧建立在主丝与边丝之间,工件不连接电源.文中建立了稳定的三丝间接电弧,针对焊缝侧壁熔合问题,分析了不同焊丝分布方式产生的电弧形态对侧壁熔合的影响;针对焊缝层间熔合问题,采用后置钨极的方法实现了焊缝层间熔合.结果表明,主丝与边丝送丝速度与熔化速度相匹配,可建立稳定的三丝间接电弧;焊丝分布Ⅳ沿焊接方向的电弧偏向两侧壁,垂直于焊接方向的电弧形态集中,电弧稳定性好,可实现焊缝侧壁均匀熔合,熔合深度为1~1.2mm;施加后置钨极,可实现焊缝层间熔合,焊缝抗拉强度为420MPa,断裂位置发生在母材.

关键词：三丝间接电弧电弧形态侧壁熔合层间熔合

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窄间隙气体保护三丝间接电弧焊缝成形特征

焊接学报 2018年第2期39卷 66-70,132页

作者：刘黎明胡成辉方迪生大连理工大学辽宁省先进连接技术重点实验室大连116024

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法,并阐述了其原理,研究与分析了参数对焊缝成形的影响.针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷,提出了在三丝间接电弧后,放置钨极电弧的方法.结果表明,窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合,并... 详细信息

首次提出了窄间隙气体保护三丝间接电弧焊新方法,并阐述了其原理,研究与分析了参数对焊缝成形的影响.针对焊缝表面成形凸起的成形缺陷,提出了在三丝间接电弧后,放置钨极电弧的方法.结果表明,窄间隙三丝间接电弧实现了良好的侧壁熔合,并且随着焊接电流增大、焊接速度降低、母材对接间隙减小,侧壁熔深增加.在没有后置钨极电弧的情况下,焊缝表面成形呈凸起状,后置钨极之后表面成形改善为凹状.在窄间隙焊接中,凹状的焊缝成形有利于下一道焊接时,焊根部母材熔合和焊道层间熔合.

关键词：三丝间接电弧窄间隙焊接

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三丝间接电弧焊特性及镀锌钢板焊接工艺研究

三丝间接电弧焊特性及镀锌钢板焊接工艺研究

作者：刁国宁大连理工大学

学位级别：硕士

三丝间接电弧焊作为一种新型焊接技术,具有对母材热输入小、熔敷率高的优点。但是,由于在焊接过程中有三根焊丝同时熔化,会形成三条不同的熔滴过渡路径,主丝与两边丝之间会形成两个电弧,很难保证焊接过程的稳定性。本文通过调整焊丝干... 详细信息

三丝间接电弧焊作为一种新型焊接技术,具有对母材热输入小、熔敷率高的优点。但是,由于在焊接过程中有三根焊丝同时熔化,会形成三条不同的熔滴过渡路径,主丝与两边丝之间会形成两个电弧,很难保证焊接过程的稳定性。本文通过调整焊丝干伸长、脉冲频率等参数研究了焊接参数对电弧稳定性、熔滴过渡以及堆焊焊缝成形的影响,提高了焊接过程的稳定性。通过将稳定的三丝间接电弧焊应用于镀锌钢板焊接,开发了2mm厚镀锌钢板的高速对接焊工艺。具体研究内容和结论如下:首先使用高速摄像机和焊接分析仪采集焊接过程中的电弧形态和电流电压信号,分析了焊丝干伸长和脉冲频率对间接电弧稳定性的影响。研究发现,当主丝与边丝干伸长相同时,电弧的稳定性最好,电流电压的波动范围较小,可以实现良好的焊接过程。在主丝与边丝干伸长相等的条件下,继续增大焊丝干伸长,随着焊丝干伸长的增加,电弧的集中性减弱,电弧的稳定性降低。当右边丝为直流模式时,电弧向上攀升,电弧的稳定性较差。当右边丝为脉冲模式时。随着脉冲频率的增加,脉冲交替频率增加,峰值状态下的电弧尺寸被压缩,脉冲交替时的电弧形态突变减弱,电弧的稳定性提高。然后对不同焊丝干伸长和脉冲频率下的熔滴过渡方式和焊缝成形进行了研究。结果表明,当主丝与边丝干伸长不相等时,难以形成稳定焊缝。当主丝与边丝干伸长均为10mm时,主丝与边丝的熔滴过渡方式均为射流过渡,此时的堆焊焊缝成形均匀美观。随着焊丝干伸长的增加,主丝熔滴与边丝之间夹角增大,熔滴大小增加,焊缝成形变差。当采用直流模式时,主丝与边丝熔滴的过渡方式为射流过渡-粗滴过渡。此时可以得到连续焊缝,但四周存在大量飞溅。当采用脉冲模式时,随着脉冲频率增加,熔滴的过渡路径减少。当脉冲频率为150Hz时,熔滴过渡稳定,焊缝成形良好。最后研究了焊接电流、焊接速度以及焊枪高度等参数对镀锌钢板焊缝成形及微观组织的影响,通过与传统电弧焊对比,分析了镀锌层对三丝间接电弧焊的影响。研究表明,当焊接电流为140A,焊枪高度为5mm,焊接速度为2.1m/min时,可以得到良好的镀锌钢板焊缝成形,此时的晶粒尺寸较小,焊缝中心区域微观组织中存在上贝氏体组织,性能较好。焊缝区域的最高硬度为258.2HV,对焊后试件进行拉伸实验,试样断在母材处,证明焊接效果较好。通过与传统焊接方法对比发现,镀锌层对三丝间接电弧焊接过程的稳定性影响较小。三丝间接电弧焊在稳定焊接时具有高熔敷率和低能耗的优势,当能耗为10.1KW,熔敷率可以达到13.52Kg/h。

关键词：三丝间接电弧镀锌钢板熔滴过渡稳定性

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磁场对双丝间接电弧形态的影响

焊接学报 2010年第7期31卷 87-90页

作者：张顺善吴东亭邹增大曲仕尧山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室 250061

对双丝间接电弧在自身磁场及外加磁场变化的情况下,电弧形态随磁感应强度值的变化规律进行了研究.自身磁场变化通过改变两焊丝夹角角度实现,外加磁场由励磁线圈产生,对间接电弧施加横向及纵向磁场,磁场强度利用特斯拉计测出,并借助高速... 详细信息

对双丝间接电弧在自身磁场及外加磁场变化的情况下,电弧形态随磁感应强度值的变化规律进行了研究.自身磁场变化通过改变两焊丝夹角角度实现,外加磁场由励磁线圈产生,对间接电弧施加横向及纵向磁场,磁场强度利用特斯拉计测出,并借助高速摄像系统对磁场变化时的电弧形态进行拍摄.研究表明,通过改变两焊丝夹角及施加横向磁场的方式,可使两焊丝所夹区域内外磁场强度之差变大,使得电磁力的外扩作用增大,电弧变细长;施加纵向磁场时,电弧在与两焊丝垂直的平面内发生偏转,其偏转程度随纵向磁场强度增加而增加.

关键词：双丝焊间接电弧磁控电弧电弧形态

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镜像对称式三丝间接电弧特性及工艺研究

镜像对称式三丝间接电弧特性及工艺研究

作者：胡成辉大连理工大学

学位级别：硕士

三丝间接电弧焊是一种全新的焊接方法,具有低能耗、高熔敷率的特点。但是,在焊接过程中,由于母材中无电流通过,对母材的热输入极低,易造成未熔合缺陷。为了改善对母材的热输入,提高母材的熔化效率,本文以优化三丝间接电弧形态为切入点,... 详细信息

三丝间接电弧焊是一种全新的焊接方法,具有低能耗、高熔敷率的特点。但是,在焊接过程中,由于母材中无电流通过,对母材的热输入极低,易造成未熔合缺陷。为了改善对母材的热输入,提高母材的熔化效率,本文以优化三丝间接电弧形态为切入点,以改变焊丝排布方式和焊丝连接方式为手段,提出了镜像对称式三丝间接电弧焊方法,并对其电弧行为、熔滴过渡进行研究,阐明了电弧偏转机制,分析了熔滴过渡轨迹。探讨了母材熔化效率以及影响焊缝成形的工艺参数,开发了10mm单道对接焊工艺。首先确定了镜像对称式焊丝排布方式,并对其电弧特性进行了探究。在镜像对称式焊丝排布的三丝间接电弧焊中,间接电弧在不均匀磁场和特殊环形电场的共同作用下总是向阳极偏转。在主丝接负边丝接正时,两间接电弧同时向两边丝偏转,电弧能量密度较低。而当主丝接正边丝接负时,两间接电弧同时向主丝偏转并形成挺度较大的单个间接电弧,电弧能量密度较高。另外,当主丝接正边丝接负时,主丝周围的电子密度较高,在主丝最小送丝速度并且电弧稳定的条件下,主丝端部和边丝端部之间的距离更大,电弧电压更高,对母材的热输入更大。探究了镜像对称式焊丝排布方式的熔滴过渡行为。焊丝之间的电磁力是熔滴过渡轨迹的重要影响因素。在最小主丝送丝速度的条件下,当主丝接负边丝接正时,主丝端部位于两边丝端部之间,主丝熔滴沿主丝延长线方向过渡,两边丝熔滴在主丝的排斥下分别向两边丝偏转。当主丝接正边丝接负时,主丝端部和两边丝端部之间存在一定距离,两边丝熔滴之间相互吸引而主丝熔滴和边丝熔滴在排斥力的作用下分别偏向各自一边,并且主丝熔滴所受的排斥力大于边丝熔滴所受排斥力,避免了主丝熔滴和边丝熔滴相互接触造成短路,提高了电弧的稳定性。研究了镜像对称式三丝间接电弧母材熔化效率及脉冲工艺参数。由于当主丝接正边丝接负时,形成的是能量密度较大的单个间接电弧,相比于主丝接负边丝接正时,其母材熔化效率大大提高。如在实验条件下,当主丝接正边丝接负时其母材熔化效率为6.5%~20.5%,而主丝接负边丝接正时的母材熔化效率范围为4.6%~8.05%。另外,单个间接电弧具有脉冲特性,在初步确定了脉冲基本参数的基础上,提出了10mm厚板材的单道对接焊工艺,并且与传统单丝焊工艺进行了对比实验,对于完成相同的焊缝,主丝接正边丝接负时的三丝间接电弧焊所需能耗仅为传统单丝焊的43.8%。

关键词：间接电弧焊丝排布方式焊丝连接方式熔滴过渡脉冲参数

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三丝间接电弧焊稳定性及高速焊接工艺研究

三丝间接电弧焊稳定性及高速焊接工艺研究

作者：于世宝大连理工大学

学位级别：硕士

三丝间接电弧焊（TW-GIAW）是一种新型焊接方法,工件不连接电源,电弧建立在主丝与边丝之间,具有高熔敷率、低热输入的特点。本文首次提出三丝间接电弧焊薄板高速焊接技术,采用主丝连接电源正极,边丝连接电源负极的连接方式,分析了焊接... 详细信息

三丝间接电弧焊（TW-GIAW）是一种新型焊接方法,工件不连接电源,电弧建立在主丝与边丝之间,具有高熔敷率、低热输入的特点。本文首次提出三丝间接电弧焊薄板高速焊接技术,采用主丝连接电源正极,边丝连接电源负极的连接方式,分析了焊接参数对稳定性、电弧特性、熔滴过渡以及焊缝成型的影响,开发了2 mm厚钢板高速焊接工艺,具体研究内容及结论如下:首先采用高速摄像机采集电弧形态、熔滴过渡,采用汉诺威电弧质量分析仪采集焊接电流和电压信号,分析了焊接电流、脉冲频率和主丝送丝速度对三丝间接电弧焊稳定性的影响。研究发现,随着焊接电流的增加,焊接电流变异系数和焊接电压变异系数均减小,电压概率密度分布和电流概率密度分布集中性增强,主丝熔滴过渡方式由射滴过渡转变为射流过渡,边丝熔滴过渡方式由粗滴过渡转变射滴过渡然后转变为射流过渡,三丝间接电弧焊稳定性提高。随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流波动减小,熔滴过渡路径减小,三丝间接电弧焊稳定性提高。焊丝送丝速度与熔化速度相匹配时,焊丝送丝速度可在一定范围内波动,在这个范围中焊丝送丝速度对电弧稳定性影响较小。然后分析了脉冲频率和主丝送丝速度对电弧形态及堆焊焊缝成型的影响。研究发现,随着脉冲频率的增加,沿焊接方向和垂直于焊接方向的电弧均被压缩,焊缝熔深增加,熔宽减小。脉冲频率的增加,降低了主丝与边丝之间的焊接电压,可通过调节脉冲频率实现低能耗、大熔深。在一定的送丝速度区间中,随着主丝送丝速度的增加,电弧前后摆动程度减小,焊缝熔深增加,熔宽减小。脉冲峰值电流和脉冲基值电流时焊丝导电位置变化以及焊丝周围磁场和电场的变化导致间接电弧向阳极偏转。最后探究了不同焊接参数对三丝间接电弧焊高速焊接焊缝成型影响,分析了三丝间接电弧高速焊接机理。研究发现,焊接电流较小时焊缝出现未熔合缺陷,焊接电流过大时焊缝出现烧穿缺陷。主丝与边丝夹角较小和较大时,焊缝均会出现烧穿缺陷。当焊接速度达到3.1 m/min时,焊缝出现驼峰缺陷,在焊接速为2.8 m/min时可得到良好的焊缝成型。与传统焊接方法相比,三丝间接电弧焊的焊接速度可达到传统电弧焊的2–3倍,主要是因为TW-GIAW的熔敷率是传统的GMAW的2.04–2.41倍,TW-GIAW焊缝稀释率为传统GMAW的0.18–0.26倍,TW-GIAW的导电通道建立在主丝与边丝之间,焊接速度的增加对TW-GIAW导电斑点的波动影响较小,TW-GIAW更有利于实现高速焊接。

关键词：三丝间接电弧电弧特性高速焊接稳定性

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TIG-MIG间接电弧焊工艺

焊接学报 2009年第2期30卷 145-148页

作者：王军冯吉才何鹏张洪涛哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001 佳木斯大学材料学院黑龙江佳木斯154007

经过对传统的TIG焊接系统进行改造,使电弧在钨极和焊丝之间产生并稳定燃烧,建立了TIG-MIG间接电弧焊系统.以30CrMnSi为母材,CuSi3为焊丝,进行了TIG-MIG间接电弧堆焊试验.通过改变焊接工艺参数,分析了焊接电流和送丝速度对焊接稳定性的影... 详细信息

经过对传统的TIG焊接系统进行改造,使电弧在钨极和焊丝之间产生并稳定燃烧,建立了TIG-MIG间接电弧焊系统.以30CrMnSi为母材,CuSi3为焊丝,进行了TIG-MIG间接电弧堆焊试验.通过改变焊接工艺参数,分析了焊接电流和送丝速度对焊接稳定性的影响,分析了钎剂、焊接电流、焊接速度、焊枪距工件表面高度对接头成形的影响.结果表明,TIG-MIG间接电弧焊工艺可以在明显提高焊丝熔覆率的同时降低工件的热输入,减小熔覆合金与工件的互溶,抑制有害的泛铁现象,拓展了电弧焊的应用.

关键词：钨极惰性气体保护熔化极惰性气体保护间接电弧

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双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡

焊接学报 2006年第1期27卷 45-48页

作者：曹梅青邹增大杜宝帅曲仕尧山东大学材料科学与工程学院济南250061

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡及其对应的电压、电流波形进行了研究。结果表明,双丝间接电弧氩弧焊焊接电流与电弧电压的不同匹配选择,熔滴具有短路过渡、大滴过渡、混合过渡、射滴过渡、射流过... 详细信息

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡及其对应的电压、电流波形进行了研究。结果表明,双丝间接电弧氩弧焊焊接电流与电弧电压的不同匹配选择,熔滴具有短路过渡、大滴过渡、混合过渡、射滴过渡、射流过渡等不同过渡形式。随着焊接电流的增大熔滴尺寸减小,熔滴细化,随电弧电压的增大,熔滴尺寸减小。熔滴过渡形式与电压、电流的波形之间有很好的对应关系。

关键词：间接电弧熔滴过渡短路过渡射流过渡

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气体保护三丝间接电弧焊熔滴过渡行为分析

焊接技术 2016年第5期45卷 22-25页

作者：方迪生刘黎明大连理工大学辽宁省先进连接技术重点实验室辽宁大连116024

气体保护三丝间接电弧焊为一种新型的焊接工艺。研究了气体保护三丝间接电弧焊熔滴过渡形态,并分析了受力情况。结果表明,随着焊接电流的增大,边丝熔滴由粗滴过渡转变为喷射过渡,而主丝在试验条件下熔滴保持为射流过渡。边丝的熔滴受到... 详细信息

气体保护三丝间接电弧焊为一种新型的焊接工艺。研究了气体保护三丝间接电弧焊熔滴过渡形态,并分析了受力情况。结果表明,随着焊接电流的增大,边丝熔滴由粗滴过渡转变为喷射过渡,而主丝在试验条件下熔滴保持为射流过渡。边丝的熔滴受到主丝的排斥,向主丝的两侧方向过渡,而主丝熔滴则沿着主丝延长线方向过渡。熔滴过渡中,主要受电磁力的作用,由于电弧向焊丝上爬升的影响,边丝熔滴受到径向排斥的电磁力,因而向主丝侧向过渡。由于边丝的存在,主丝熔滴受到促进过渡的电磁力,因而较小的电流能实现射流过渡,且沿着主丝延长线的方向。

关键词：三丝间接电弧熔滴过渡受力分析