变位置条件下等离子弧铝合金穿孔熔池稳定性与缺陷抑制

1

作者 闫朝阳 陈树君(指导) 《金属加工（冷加工）》 2023年第9期I0037-I0037,共1页

选题瞄准大型密封舱结构原位焊装应用需求,针对变极性等离子弧穿孔焊接在焊缝路径空间位置发生连续变化时出现熔池失稳的问题,研究了焊接位姿变化时对穿孔熔池熔体形成与流动演化的影响规律,掌握了穿孔熔池的承载能力和失稳判据。

关键词 等离子弧 穿孔熔池 失稳判据 铝合金 承载能力

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铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能 被引量：1

2

作者 王小伟 张斌 +2 位作者 曾如川 闫朝阳 陈树君 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-6,I0003,共7页

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时... 铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2. 展开更多

关键词 铝合金 变极性等离子弧穿孔焊接 微观组织 力学性能

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铝合金等离子弧立焊穿孔熔池的计算机模拟 被引量：12

3

作者 雷玉成 郑惠锦 程晓农 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期44-47,共4页

根据流体力学理论和传热学机理 ,建立了运动等离子弧作用下立焊穿孔焊接熔池流场和温度场的三维瞬态数值分析模型 ,并采用有限元法对模型进行离散化处理。模型中 ,考虑了熔池内部液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性... 根据流体力学理论和传热学机理 ,建立了运动等离子弧作用下立焊穿孔焊接熔池流场和温度场的三维瞬态数值分析模型 ,并采用有限元法对模型进行离散化处理。模型中 ,考虑了熔池内部液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面通过对流和辐射向周围环境的散热以及熔化 /凝固相变潜热对熔池流场与温度场的影响 ,焊接热源采用高斯分布函数 ,计算中对边界条件进行了处理 ,根据穿孔熔池温度场与流场模型的特点 ,采用非均匀网格对单元进行划分 ,并采用分区异步长算法确定时间步长 ,利用ANSYS(一种有限元计算软件 )有限元软件对所建立的模型进行了求解。通过试验测量焊缝几何尺寸与计算结果相比较 ,验证了本模型的计算结果和实际相差不大 ,是基本正确和可靠的。 展开更多

关键词 铝合金 等离子弧焊 穿孔熔池 计算机模拟 立焊

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神经网络在铝合金穿孔型等离子弧立焊中的应用 被引量：6

4

作者 刘伟 雷玉成 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2002年第4期68-71,共4页

铝合金穿孔型等离子弧立焊是一种高能密度焊 ,焊接过程是一个复杂的、多参数耦合的高度非线性过程 ,存在许多难以量化、不确定的知识 ,无法实现解耦 ,在生产中难以进行有效的控制 神经网络具有非线性映射和自组织、自学习的特点 ,使其... 铝合金穿孔型等离子弧立焊是一种高能密度焊 ,焊接过程是一个复杂的、多参数耦合的高度非线性过程 ,存在许多难以量化、不确定的知识 ,无法实现解耦 ,在生产中难以进行有效的控制 神经网络具有非线性映射和自组织、自学习的特点 ,使其在焊接领域中的应用具有一定的优势 本文基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用 3层BP人工神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点的各个焊接工艺参数值 ,预测焊缝形状的输出结果 焊缝的形状参数与网络模型预测结果的误差在 8%以内 仿真试验结果表明 。 展开更多

关键词 铝合金穿孔型等离子弧立焊 等离子弧焊 神经网络 智能控制

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铝合金穿孔型等离子弧立焊的遗传算法设计 被引量：2

5

作者 刘伟 雷玉成 张成华 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2003年第3期32-35,共4页

铝合金穿孔型等离子弧立焊焊接过程复杂,焊接质量受到多种工艺因素的影响,如何确定焊接工艺参数的近似最优化配置亟待解决 遗传算法在解决复杂的、非线性的系统优化时体现了优越性 应用C++语言,采用面向对象的程序设计方法,设计适用于... 铝合金穿孔型等离子弧立焊焊接过程复杂,焊接质量受到多种工艺因素的影响,如何确定焊接工艺参数的近似最优化配置亟待解决 遗传算法在解决复杂的、非线性的系统优化时体现了优越性 应用C++语言,采用面向对象的程序设计方法,设计适用于等离子弧立焊的基本遗传算法。 展开更多

关键词 铝合金 穿孔型等离子弧立焊 遗传算法 设计 焊接过程 工艺参数 优化配置

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铝合金穿孔型等离子弧立焊的BP神经网络预测模型 被引量：2

6

作者 雷玉成 刘伟 程晓农 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期41-43,共3页

基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用BP神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点数值预测输出结果。当给定网络输入节点的各个焊接工艺参数值 ,能够预测网络的输出 ,即焊缝形... 基于MATLAB6.1的神经网络工具箱 ,利用BP神经网络建立铝合金穿孔型等离子弧立焊的输入 -输出的网络模型 ,通过训练该网络 ,能够根据输入节点数值预测输出结果。当给定网络输入节点的各个焊接工艺参数值 ,能够预测网络的输出 ,即焊缝形状的各个参数。用这个工艺的匹配值进行焊接试验。结果表明 ,焊缝的形状参数与网络模型的预测结果之间的误差在 8%以内。仿真试验的结果表明 ,这个方案是可行的。 展开更多

关键词 铝合金 穿孔型等离子弧立焊 神经网络 预测模型

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2219铝合金变极性等离子弧穿孔焊接工艺研究 被引量：8

7

作者 陆成虹 罗志强 +1 位作者 杨学勤 林立芳 《航天制造技术》 2009年第6期23-25,共3页

采用上坡焊的方法,以不同的焊接倾角对2219铝合金进行变极性等离子弧穿孔焊接。通过对不同焊接倾角条件下得到的焊缝进行焊缝成形、焊缝尺寸、显微组织及焊缝强度的分析,得出不同焊接倾角对变极性等离子弧穿孔焊接的影响。结果表明,当... 采用上坡焊的方法,以不同的焊接倾角对2219铝合金进行变极性等离子弧穿孔焊接。通过对不同焊接倾角条件下得到的焊缝进行焊缝成形、焊缝尺寸、显微组织及焊缝强度的分析,得出不同焊接倾角对变极性等离子弧穿孔焊接的影响。结果表明,当焊接倾角小于20°时,焊缝不能良好成形;当倾角小于40°时,焊缝区有少量气孔。 展开更多

关键词 2219铝合金 变极性等离子弧 上坡焊

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2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝性能分析

8

作者 姜祎 刘明 +1 位作者 吕耀辉 徐滨士 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期25-28,114,共5页

采用具有辅助压缩孔喷嘴结构的焊枪,在大电流高焊速的焊接工艺下制备了2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝,并分析了焊缝的组织和力学性能.由于辅助压缩孔对焊接电弧的压缩,使正面焊缝宽度变窄,背面焊缝宽度增加,并提高了两侧焊缝的余高... 采用具有辅助压缩孔喷嘴结构的焊枪,在大电流高焊速的焊接工艺下制备了2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝,并分析了焊缝的组织和力学性能.由于辅助压缩孔对焊接电弧的压缩,使正面焊缝宽度变窄,背面焊缝宽度增加,并提高了两侧焊缝的余高.焊缝内部以细小的等轴非枝晶结构为主,其强化相以Al2Cu为主,还有少量的S相.Al2Cu的形状及其分布状况决定了焊缝的力学性能,试验表明基体和焊缝的硬度差别不大,焊缝沿中轴线的显微硬度呈马鞍状分布,焊缝内部比较平缓,正反两侧焊缝的硬度分布波动较大. 展开更多

关键词 变极性等离子弧 铝合金 穿孔焊缝 力学性能

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维弧对铝合金变极性穿孔型等离子弧行为的影响 被引量：4

9

作者 吕耀辉 陈树君 +2 位作者 殷树言 黄鹏飞 韩永全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期141-143,共3页

在铝合金变极性穿孔焊接的工艺中,维弧对变极性电弧的行为有着重要影响。在反极性时间内,主电流会通过维弧电源经过喷嘴形成自由电弧,产生双弧现象,增大喷嘴的烧损,影响反极性电流对工件的阴极清理作用,甚至会产生主、维弧相干涉的现象... 在铝合金变极性穿孔焊接的工艺中,维弧对变极性电弧的行为有着重要影响。在反极性时间内,主电流会通过维弧电源经过喷嘴形成自由电弧,产生双弧现象,增大喷嘴的烧损,影响反极性电流对工件的阴极清理作用,甚至会产生主、维弧相干涉的现象。通过改善变极性电流的波形可以达到在焊接过程中引燃主电弧后,关断维弧,彻底解决主、维弧相干涉的问题。 展开更多

关键词 等离子弧 变极性 维弧 穿孔焊接 铝合金

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2219铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺研究 被引量：2

10

作者 刘杰 姚君山 郭立杰 《航空制造技术》 2008年第8期74-77,共4页

通过典型不等厚度2219铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊焊接工艺试验,研究了VPPA立焊工艺特性和工艺参数对焊缝成形的影响,并评定了接头的综合性能,确定了接头的最佳焊接工艺。试验表明,采用匹配的工艺参数进行VPPA立焊,可形成稳定... 通过典型不等厚度2219铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊焊接工艺试验,研究了VPPA立焊工艺特性和工艺参数对焊缝成形的影响,并评定了接头的综合性能,确定了接头的最佳焊接工艺。试验表明,采用匹配的工艺参数进行VPPA立焊,可形成稳定穿孔效应和良好成形,其焊缝无任何气孔、夹杂,力学性能和接头质量高于TIG焊缝。 展开更多

关键词 2219铝合金 变极性等离子弧 穿孔立焊

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铝合金变极性等离子弧平焊工艺 被引量：2

11

作者 韩永全 于忠海 +2 位作者 姚青虎 杜茂华 吴斌 《焊接技术》 北大核心 2010年第2期21-24,共4页

分析了薄板铝合金变极性等离子弧平焊工艺稳定性机理。试验采用自行研制的变极性等离子弧焊接电源,对1060铝合金薄板采用变极性等离子弧平焊工艺,分析了在变极性等离子弧焊接过程中,焊接电流、离子气流量、送丝速度等参数对焊缝成形的影... 分析了薄板铝合金变极性等离子弧平焊工艺稳定性机理。试验采用自行研制的变极性等离子弧焊接电源,对1060铝合金薄板采用变极性等离子弧平焊工艺,分析了在变极性等离子弧焊接过程中,焊接电流、离子气流量、送丝速度等参数对焊缝成形的影响,获得了良好的焊缝质量。 展开更多

关键词 铝合金 变极性等离子弧焊接 焊缝成形 平焊

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7075铝合金中厚板变极性等离子穿孔立焊工艺 被引量：3

12

作者 李国伟 陈芙蓉 +1 位作者 韩永全 张世全 《焊接技术》 2015年第11期29-32,共4页

采用厚10 mm的7075铝合金板材为研究对象,以焊缝正面熔宽和背面熔宽为特征参数,研究变极性等离子弧穿孔立焊铝合金的工艺特点以及焊接参数变化对焊缝成形特性的影响,分析多种参数变化对焊缝成形的影响规律。结果表明,通过优化正反极性... 采用厚10 mm的7075铝合金板材为研究对象,以焊缝正面熔宽和背面熔宽为特征参数,研究变极性等离子弧穿孔立焊铝合金的工艺特点以及焊接参数变化对焊缝成形特性的影响,分析多种参数变化对焊缝成形的影响规律。结果表明,通过优化正反极性电流、离子气流量、送丝速度、焊接速度等工艺参数的合理匹配,可获得具有稳定穿孔效应并保证穿孔熔池力和热平衡的焊缝,避免了热裂纹、气孔等缺陷的产生,其外观均整、焊接变形小、焊接效率高。 展开更多

关键词 7075铝合金 变极性等离子弧 穿孔立焊 焊缝形貌

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铝合金变极性等离子弧焊接电源的研制 被引量：6

13

作者 吕耀辉 陈树君 殷树言 《航天制造技术》 2003年第1期3-5,共3页

介绍了铝合金穿孔等离子弧焊接专用的变极性电源的工作原理,利用80c196单片机为控制核心,研制了400A的变极性电源。该电源的正、负半波的比例和幅值分别可调。主要应用于铝合金变极性穿孔等离子弧焊接工艺。

关键词 铝合金 等离子弧焊接 变极性等离子弧焊 变极性电源 焊接电源 可调 穿孔 幅值 80C196单片机

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变极性等离子弧立焊穿孔熔池的稳定建立 被引量：7

14

作者 王后孝 杨春利 +1 位作者 魏艳红 沈鸿源 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期59-64,共6页

改进焊接工艺控制时序,编制起弧系统控制平台及信号采集程序。采用改进的起弧系统对2219铝合金和LF6铝合金薄板及中厚板进行变极性等离子弧立焊工艺试验,利用红外线测温仪检测起弧过程中焊接熔池区域附近的点随预热时间的温度变化,并把... 改进焊接工艺控制时序,编制起弧系统控制平台及信号采集程序。采用改进的起弧系统对2219铝合金和LF6铝合金薄板及中厚板进行变极性等离子弧立焊工艺试验,利用红外线测温仪检测起弧过程中焊接熔池区域附近的点随预热时间的温度变化,并把该曲线上的临界温度作为检测穿孔熔池是否形成的标志,计算机根据穿孔时刻的临界温度控制焊件行走的使能信号。研究表明：改进的起弧系统能够简化设备操作,提高自动化程度与工作效率；在穿孔形成的瞬间,检测点的温度有一个从高到低的突变过程(穿孔前的瞬间温度达到临界值),而且对于同一检测点,多次测量得到的临界温度基本稳定：起弧阶段向主焊接阶段过渡稳定,能够实现穿孔熔池的稳定建立,从而验证改进的起弧控制系统的可行性及可靠性。 展开更多

关键词 变极性等离子弧立焊 铝合金 穿孔熔池 临界温度

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变极性等离子弧穿孔立焊工艺及装备 被引量：5

15

作者 陈树君 《金属加工（热加工）》 2013年第S2期89-90,共2页

【主要内容】铝合金的密度比钢低3倍多,是航空航天行业的主要结构材料。由于铝合金表面有一层致密的氧化膜,必须采用交流钨极氩弧焊接工艺,利用铝为负极的"阴极破碎"作用清理氧化膜。但氧化膜的清理只要适量即可,过度清理也... 【主要内容】铝合金的密度比钢低3倍多,是航空航天行业的主要结构材料。由于铝合金表面有一层致密的氧化膜,必须采用交流钨极氩弧焊接工艺,利用铝为负极的"阴极破碎"作用清理氧化膜。但氧化膜的清理只要适量即可,过度清理也会影响焊接过程稳定性和焊缝质量。变极性(VP)焊接电源实质上是一种正负半波的幅值和时间都可调整的不对称交流方波电源,可以在保证合适阴极清理效果前提下,减小钨电极的烧损和增加焊接熔深。 展开更多

关键词 变极性 等离子弧 立焊 焊接电源 钨极氩弧焊 焊缝质量 铝合金表面 负半波 熔深 结构材料

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穿孔法等离子弧立焊起弧过程的研究 被引量：1

16

作者 雷玉成 《江苏理工大学学报（自然科学版）》 1996年第1期26-29,共4页

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点．结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态．同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压... 研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊起弧过程的条件及特点．结果表明：起弧过程中在穿孔形成之前，起弧区域的金属应得到适当的预热，这样建立起来的穿孔熔池才能顺利地过渡到正常焊接状态．同时，起弧过程中，在穿孔形成的瞬间，电弧电压有一明显的下降信号，利用此信号可判断穿孔熔池是否形成． 展开更多

关键词 全位置焊 铝合金 穿孔熔池 等离子弧焊

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现代铝合金焊接技术 被引量：15

17

作者 杨宗辉 孙孝纯 《铝加工》 CAS 2003年第6期19-24,共6页

综述了近年来世界各国新研制的和已在实际生产中广泛应用的现代铝合金焊接技术 ,并对每项合金焊接技　　术都从基本概念、原理。

关键词 铝合金 焊接 低频调制型脉冲MIG焊 交流MIG焊 专家系统 YAG激光焊 等离子弧立焊

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受控脉冲穿孔PAW对接焊过程控制的试验研究 被引量：2

18

作者 刘祖明 武传松 陈茂爱 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期45-50,共6页

将受控脉冲穿孔等离子弧焊接系统应用于中厚度板的对接焊。对接焊工艺中板间存在的缝隙会对尾焰电压测量结果和穿孔状态带来不利影响,造成控制系统对穿孔状态误判而达不到良好焊接效果,需要对系统进行改进实现良好穿孔过程。基于受控脉... 将受控脉冲穿孔等离子弧焊接系统应用于中厚度板的对接焊。对接焊工艺中板间存在的缝隙会对尾焰电压测量结果和穿孔状态带来不利影响,造成控制系统对穿孔状态误判而达不到良好焊接效果,需要对系统进行改进实现良好穿孔过程。基于受控脉冲控制策略和工件合理的装配,避免等离子弧从对接工件缝隙透过而引起的系统误判。开展6 mm和8 mm厚度304不锈钢平板的对接焊控制试验,找到合理的工艺参数。设计一组变厚度不锈钢板对接试验,考察系统在对接焊条件下的控制效果。控制系统根据测量的表征穿孔状态的尾焰电压信号,实时调节焊接电流峰值及其下降沿斜率;随着板厚的减小,系统做出快速调节,一脉一孔的动态过程平稳,控制效果显著,焊缝成形质量良好。 展开更多

关键词 对接焊 受控脉冲穿孔控制策略 等离子弧焊接

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铝锂合金激光-等离子弧复合焊焊缝表面成形 被引量：8

19

作者 常保华 李志宁 +2 位作者 周晶 都东 张骅 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1178-1182,共5页

铝合金激光-等离子弧复合焊(LB-PAW)中焊缝表面成形质量差。为了解其形成机理和解决方法,建立了可考虑等离子弧力作用的激光-等离子弧复合焊熔池流动数值分析模型,研究了不同热源次序对熔池速度场的影响,并进行了不同热源次序条件下铝... 铝合金激光-等离子弧复合焊(LB-PAW)中焊缝表面成形质量差。为了解其形成机理和解决方法,建立了可考虑等离子弧力作用的激光-等离子弧复合焊熔池流动数值分析模型,研究了不同热源次序对熔池速度场的影响,并进行了不同热源次序条件下铝锂合金焊缝成形试验。结果表明:在单纯激光焊、复合焊等离子弧前置和等离子弧后置3种条件下,熔池表面流动环路及速度存在很大不同;复合焊等离子弧前置时焊缝表面出现较深凹坑,纹理粗大,成形不良,等离子弧后置时焊缝表面平整,成形良好。在铝合金1420的LB-PAW中,熔池流动与焊缝表面成形情况密切相关,等离弧力是影响焊缝表面质量的主要因素之一,建议采用"激光在前,等离子弧在后"的热源次序进行铝合金焊接。 展开更多

关键词 激光-等离子弧复合焊 对流传热 焊缝成形 铝合金 速度场

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