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用于分布式在线UPS中的并联逆变器的一种无线控制器A Wireless Controller for Parallel Inverters in Distributed Online UPS SystemsJosep M. Guerrero', Luis Garcia de Vicufia", Jose Matas'*, Jaume Miret", and Miguel Castilla". Departament #Enginyeria de Sistemes, Automatica i Informhtica Industrial. Universitat Polithica de CatalunyaC. Comte d'Urgell, -Barcelona. Spain. Email: .. Departament #Enginyeria Electrbnica. Universitat Polit6cnica de CatalunyaAV. Victor BaLguer s/n. 08800I - Vilanova i la Geltrh. SpainAbsiract - In this paper, a novel controller for parallelconnectedonline-UPS inverters without control wireinterconnections is presented. The wireless control technique isbased on the well-known droop method, which consists inintroducing P-oand Q-V schemes into the inverters, in order toshare properly the power drawn to the loads. The droop methodhas been widely used in applications of load sharing betweendifferent parallel-connected inverters. However, this methodhas several drawbacks that limited its application, such as atrade-off between output-voltage regulation and power sharingaccuracy, slow transient response, and frequency and phasedeviation. This last disadvantage makes impracticable themethod in online-UPS systems, since in this case every modulemust be in phase with the utility ac mains. To overcome theselimitations, we propose a novel control scheme, endowing to theparalleled-UPS system a proper transient response, strictlyfrequency and phase synchronization with the ac mains, andexcellent power sharing. Simulation and experimental resultsare reported confirming the validity of the proposed . INTRODUCTIONThe parallel operation of distributed Uninterruptible PowerSupplies (UPS) is presented as a suitable solution to supplycritical and sensitive loads, when high reliability and poweravailability are required. In the last years, many controlschemes for parallel-connected inverters has been raised,which are derived from parallel-schemes of dc-dc converters[I], such as the master-slave control [2], or the democraticcontrol [3]. In contrast, novel control schemes have beenappeared recently, such as the chain-structure control [4], orthe distributed control [ 5 ] . However, all these schemes needcontrol interconnections between modules and, hence, thereliability of the system is reduced since they can be a sourceof noise and failures. Moreover, these communication wireslimited the physical situation ofthe modules [6].In this sense, several control techniques has been proposedwithout control interconnections, such as the droop this method, the control loop achieves good power sharingmaking tight adjustments over the output voltage frequencyand amplitude of the inverter, with the objective tocompensate the active and reactive power unbalances [7].This concept is derived from the power system theory, inwhich the frequency of a generator drops when the powerdrawn to the utility line increases [8].0-7803-7906-3/03/$ 02003 IEEE. 1637However, this control approach has an inherent trade-offbetween voltage regulation and power sharing. In addition,this method exhibits slow dynamic-response, since it requireslow-pass filters to calculate the average value of the activeand reactive power. Hence, the stability and the dynamics ofthe whole system are hardly influenced by the characteristicsof these filters and by the value of the droop coefficients,which are bounded by the maximum allowed deviations ofthe output voltage amplitude and , when active power increases, the droopcharacteristic causes a frequency deviation from the nominalvalue and, consequently, it results in a variable phasedifference between the mains and the inverter output fact can be a problem when the bypass switch mustconnect the utility line directly to the critical bus in stead ofits phase difference. In [9], two possibilities are presented inorder to achieve phase synchronization for parallel lineinteractiveUPS systems. The first one is to locate a particularmodule near the bypass switch, which must to synchronizethe output voltage to the mains while supporting overloadcondition before switch on. The second possibility is to waitfor the instant when phase matching is produced to connectthe , the mentioned two folds cannot be applied to aparallel online-UPS system, since maximum transfer timeought to be less than a % of line period, and all the modulesmust be always synchronized with the mains when it ispresent. Hence, the modules should be prepared to transferdirectly the energy from the mains to the critical bus in caseof overload or failure [lo].In our previous works [11][12], we proposed differentcontrol schemes to overcome several limitations of theconventional droop method. However, these controllers bythemselves are inappropriate to apply to a parallel online-UPS system. In this paper, a novel wireless control scheme isproposed to parallel different online UPS modules with highperformance and restricted requirements. The controllerprovides: 1) proper transient response; 2) power sharingaccuracy; 3) stable frequency operation; and 4) good phasematching between the output-voltage and the utility , this new approach is especially suitable for paralleled-UPS systems with true redundancy, high reliability andpower availability. Simulation and experimental results arereported, confirming the validity of this control . 1. Equivalenl cimuif ofan invener connecled 10 a bust"Fig. 2. P-odraop . REVlEW OF THE CONVENTIONAL DROOP METHODFig. 1 shows the equivalent circuit of an inverter connectedto a common bus through coupled impedance. When thisimpedance is inductive, the active and reactive powers drawnto the load can be expressed asEVcosQ - V2 Q=where Xis the output reactance of an inverter; Q is the phaseangle between the output voltage of the inverter and thevoltage of the common bus; E and V are the amplitude of theoutput voltage of the inverter and the bus voltage, the above equations it can be derived that the activepower P is predominately dependent on the power angle Q,while the reactive power Q mostly depends on the outputvoltageamplitude. Consequently, most of wireless-control ofparalleled-inverters uses the conventional droop method,which introduces the following droops in the amplitude Eand the frequency U of the inverter output voltageu = w -mP (3)E = E ' - n Q , (4)being W* and E' the output voltage frequency and amplitudeat no load, respectively; m and n are the droop coefficientsfor the frequency and amplitude, , a coupled inductance is needed between theinverter output and the critical bus that fixes the outputimpedance, in order to ensure a proper power flow. However,it is bulky and increase:; the size and the cost of the UPSmodules. In addition, tho output voltage is highly distortedwhen supplying nonlinezr loads since the output impedanceis a pure is well known that if droop coefficients are increased,then good power sharing is achieved at the expense ofdegrading the voltage regulation (see Fig. 2).The inherent trade-off of this scheme restricts thementioned coefficients, which can be a serious limitation interms of transient response, power sharing accuracy, andsystem the other hand, lo carry out the droop functions,expressed by (3) and (4), it is necessary to calculate theaverage value over one line-cycle of the output active andreactive instantaneous power. This can be implemented bymeans of low pass filters with a smaller bandwidth than thatof the closed-loop inverter. Consequently, the powercalculation filters and droop coefficients determine, to a largeextent, the dynamics and the stability of the paralleledinvertersystem [ conclusion, the droop method has several intrinsicproblems to be applied a wireless paralleled-system ofonline UPS, which can he summed-up as follows:Static trade-off between the output-voltage regulation(frequency and amplitude) and the power-sharingaccuracy (active an4d reactive).2) Limited transient response. The system dynamicsdepends on the power-calculation filter characteristics,the droop coefficients, and the output of ac mains synchronization. The frequency andphase deviations, due to the frequency droop, makeimpracticable this method to a parallel-connectedonline UPS system, in which every UPS should becontinuously synchronized to the public ac )3)111. PROPOSED CONTROL FOR PARALLEL ONLINE UPSINVERTERSIn this work, we will try to overcome the above limitationsand to synthesize a novel control strategy withoutcommunication wires that could be appropriate to highperformanceparalleled industrial UPS. The objective is toconnect online UPS inverters in parallel without usingcontrol interconnections. This kind of systems, also namedinverter-preferred, should be continuously synchronized tothe utility line. When an overload or an inverter failureoccurs, a static bypass switch may connect the input line tothe load, bypassing the inve:rter [14][15].Fig. 3 shows the general diagram of a distributed onlineUPS system. This system consists of two buses: the utilitybus, which is connected lo the public ac mains; and thesecure bus, connected to the distributed critical loads. Theinterface between these buses is based on a number of onlineUPS modules connected in parallel, which providescontinuously power to the: loads [16]. The UPS modulesinclude a rectifier, a set of batteries, an inverter, and a staticbypass ac mainsutility busI I Ij distributed loads !Fig. 3. Online distributed UPS /I 4(4Fig. 4. Operation modes of an online UPS.(a) Normal operation. (b) Bypass operation. (c) Mains failureThe main operation modes of a distributed online UPS1) Normal operation: The power flows to the load, fromthe utility through the distributed UPS ) Mains failure: When the public ac mains fails, theUPS inverters supply the power to the loads, from thebatteries, without operation: When an overload situation occurs,the bypass switch must connect the critical busdirectly to the ac mains, in order to guarantee thecontinuous supply of the loads, avoiding the damageof the UPS this reason, the output-voltage waveform should besynchronized to the mains, when this last is are listed below (see Fig. 5):3)Nevertheless, as we state before, the conventional droopmethod can not satisfy the need for synchronization with theutility, due to the frequency variation of the inverters, whichprovokes a phase obtain the required performance, we present a transientP-w droop without frequency-deviation in steady-state,proposed previously by OUT in [ 111w=o -mP (5)where is the active power signal without the dccomponent,which is done by. -I t -1sP= p ,( s + t - ' ) ( s + o , )being zthe time constant of the transient droop transient droop function ensures a stable frequencyregulation under steady-state conditions, and 'at the sametime, achieves active power balance by adjusting thefrequency of the modules during a load transient. Besides, toadjust the phase of the modules we propose an additionalsynchronizing loop, yieldingo=w'-m%k,A$, (7)where A$ is the phase difference between the inverter and themains; and k, is the proportional constant of the frequencyadjust. The steady-state frequency reference w* can beobtained by measuring the utility line second term of the previous equality trends to zero insteady state, leading tow = w' - k4($ -@'), (8)being $and $* the phase angles of the output voltage inverterand the utility mains, into account that w = d $ / d t , we can obtain thenext differential equation, which is stable fork, positived$ *dt dt- + km$ = - + k,$' . (9)Thus, when phase difference increases, frequency willdecrease slightly and, hence, all :he UPS modules will besynchronized with the utility, while sharing the power drawnto the . CONTROLLIEMRP LEMENTATIONFig. 5 depicts the block diagram of the proposedcontroller. The average active power P , without the dccomponent, can be obtained by means of multiplying theoutput voltage by the output current, and filtering the product........................................................................................io",.LSj'nchronirorion loop.......................................................................................Fig. 5. Block diagram of the proposed a band-pass filter. In a similar way, the averagereactive power is obtained, hut in this case the output-voltagemust be delayed 90 degrees, and using a low-pass order to adjust the output voltage frequency, equation(7) is implemented, which corresponds to the frequencymains drooped by two transient-terms: the transient activepower signal term; and the phase difference term, whichis added in order to synchronize the output voltage with theac mains, in a phase-locked loop (PLL) fashion. The outputvoltageamplitude is regulated by using the conventionaldroop method (4).Finally, the physical coupled inductance can be avoided byusing a virtual inductor [17]. This concept consists inemulated an inductance behavior, by drooping the outputvoltage proportionally to the time derivative of the outputcurrent. However, when supplying nonlinear loads, the highordercurrent-harmonics can increase too much the outputvoltageTHD. This can be easily solved by using a high-passfilter instead of a pure-derivative term of the output current,which is useful to share linear and nonlinear loads [I 1][12].Furthermore, the proper design of this output inductance canreduce, to a large extent, the unbalance line-impedanceimpact over the power sharing . SIMULATION AND EXPERIMENTARELS ULTSThe proposed control scheme, (4) and (7), was simulatedwith the parameters listed in Table 1 and the scheme shownin Fig. 6, for a two paralleled inverters system. Thecoefficients m, n, T, and kv were chosen to ensure stability,proper transient response and good phase matching. Fig. 7shows the waveforms of the frequency, circulating currents,phase difference between the modules and the utility line,and the evolution of the active and reactive powers. Note theexcellent synchronization between the modules and theACmiiinr 4 j. ...L...... ..........................B...u...n...... ................................... iFig. 6. Parallel operation oftwa online UPS modules,mains, and, at the same time, the good power sharingobtained. This characteristik let us to apply the controller tothe online UPS paralleled I-kVA UPS modules were built and tested in order toshow the validity of the proposed approach. Each UPSinverter consisted of a single-phase IGBT full-bridge with aswitching frequency of 20 kHz and an LC output filter, withthe following parameters: 1. = 1 mH, C = 20 WF, Vi" = 400V,v, = 220 V, I50 Hz. The controllers of these inverters werebased on three loops: an inner current-loop, an outer PIcontroller that ensures voltage regulation, and the loadsharingcontroller, based on (4) and (7). The last controllerwas implemented by means of a TMS320LF2407A, fixedpoint40 MHz digital sigrial processor (DSP) from TexasInstruments (see Fig. 8), using the parameters listed in TableI. The DSP-controller also includes a PLL block in order tosynchronize the inverter with the common bus. When thisoccurs, the static bypass switch is tumed on, and the droopbasedcontrol is 7 Wa\cfc)rms for , ;mnectcd in parallel. rpchrontred io Ihc ac mdnl.(a) Frequencics ufhoth UPS (b) Clrculattng currcni among modulcs. (CJ Phmc d!Nercn;: betucen ihc UPS a#>dth e ai mum(d) Ikiril uf the phze diNmncc (e) md (0 Activc and rcactlw pouerr "I ooih UPSNote that the iimc-acs arc deliheratcly JiNercni due in thc disiinct timuion*uni) ofthe \ THE PARALLELESDYS Order I IFilter Cut-off Frequency I 0, I 10 I ragsFig. 8 shows the output-current transient response of theUPS inverters. First, the two UPS are operating in parallelwithout load. Notice that a small reactive current is circlingbetween the modules, due to the measurement , a nonlinear load, with a crest factor of 3, is connectedsuddenly. This result shows the good dynamics and loadsharingof the paralleled system when sharing a . 8. Output current for the two paralleled UPS, during the connection of Bcommon nonlinear load with a crest factor of 3. (Axis-x: 20 mddiv. Axis-y:5 Mdiv.).VI. CONCLUSIONSIn this paper, a novel load-sharing controller for parallelconnectedonline UPS systems, was proposed. The controlleris based on the droop method, which avoids the use ofcontrol interconnections. In a sharp contrast with theconventional droop method, the controller presented is ableto keep the output-voltage frequency and phase strictlysynchronized with the utility ac mains, while maintaininggood load sharing for linear and nonlinear loads. This fact letus to extend the droop method to paralleled online the other hand, the proposed controller emulates aspecial kind of impedance, avoiding the use of a physicalcoupled inductance. results reported here show theeffectiveness of the proposed approach.
Welding Automation Research in the engineering school is largely focused on problems involving sensing, modeling, and control of welding processes, ., welding automation. Faculty and students from electrical engineering, mechanical engineering, and material science are involved in the welding automation research. The overall objective of this research is to provide both greater productivity and enhanced quality for welding in the manufacturing
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焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。这是我为大家整理的材料焊接技术论文，仅供参考!
高强材料的焊接浅析
摘要：在现代工业中，高强材料越来越占有重要的地位，但其焊接时的焊接裂纹、脆化、软化等现象，给安全生产与产品的使用效率带来了隐患。为此，笔者根据自身学习与实践经历，就高强材料尤其是高强钢的焊接特性进行分析阐述。
关键词：高强材料;焊接;特性
一、高强材料概况
在当前的管道、容器中，高强材料越来越占有重要的地位。当中最重要的，是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五)，用来加强钢的强度，将钢的强度提高到275MPa或更高，并产生更优的综合质量，此种钢被称为高强钢，它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢。根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性，高强钢总体上有两种。
热轧、正火钢，其屈服强度处于294Mpa～490MPa间，而利用状态是热轧、正火与控轧，在类别上是非热处理强化钢，该种钢的现实中使用的最为常见。
调质钢，其屈服强度处于490Mpa～980Mpa间，通常在调质状态中应用，在类别上是热处理强化钢。该种刚的特性是不烦强度高，而且塑性与韧性比较好，能够直接于调质时进行焊接。所以，这中调质钢在使用中越来越普及。
现在常使用的高强钢，钢板牌号包含以下几种：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR;锻件牌号包含以下几种：16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb。
二、高强钢的焊接特性
高强钢中碳含量通常不高于，合金成分的总量通常不高于5%。因为高强钢包含一些的合金成分，使它的焊接性和别的材料有一些不同，具体焊接特性有以下几点：
1、焊接时的焊接裂纹
(1).高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分，当焊接的时候往往产生淬硬，而产生的硬化部分往往很敏感，所以，当刚性过强与拘束应力较强的状态下，如果焊接方式有问题，就会造成冷裂纹。加上这中裂纹存在较长的延迟，容易造成较大的危害。
(2).再热裂纹为在焊作业完成后，慢慢去掉应力热的过程中，或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂。通常认为，此类裂纹造成的原因，是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内，焊接完成后进行，但没有完全析出，而是在PWHT的时候呈弥散状态析出，所以强化了晶内，将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界。
高强钢在焊接的时候，通常不会造成再热裂纹，例如16MnR、15MnVR之类。然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢，因为Nb、V、Mo等成分比较敏感，是造成再热裂纹的常见因素，所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时，需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围，以免造成再热裂纹。
2、焊接部位的脆化与软化
(1).应变时效脆化。焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆)，材料会导致有所变形，要是变形的部位再收到200至450℃的热作用，可能造成应变时效，继而产生脆化，往往导致材料的塑性减弱，因此造成钢材的脆断。
PWHT能够减弱焊接时产生应变时效，将韧性一定程度上恢复。1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定，筒状钢材的厚度要达到下列标准：碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三;别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五。而且，那些冷成形与中温成形中制作的受压产品，要在成形之后实施热处理。
(2).焊缝与热影响区产生的脆化。对材料进行焊接时，加热与冷却往往不会十分均匀，便会产生不均匀的结构。焊缝与热影响区具有一定的脆性，这是是焊接接头里最薄弱的地方。焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响，高强钢容易淬硬，线能量如果不高，HAZ会产生马氏体造成裂纹;线能量如果过高，WM与HAZ产生粗糙的晶粒，会造成焊接部位的脆化。线能量如果过高，调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显。因而焊接作业时，要把线能量控制于合适的度量。
(3).焊接部位的热影响区产生的软化。因为焊接时的热作用，会造成部分地区强度降低，形成了一定的软化带。HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化，不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准，因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象，如果做到工艺合适，就不会降低焊接部位的正常使用。
三、当代新式高强材料的焊接特性
1、高强管线钢
高强管线钢指X70以上的钢级，至尽为止，X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢。加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出，该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产，最终目标是生产各种规格的X100钢管。日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管，正在研制X120钢管。
为保障管线的安全可靠性，在提高强度的同时，必须相应提高韧性。特别是高压输气用钢管，必须有很高的CVN。超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢，其钢级为X80～X100(贝氏体)、X100～X120(马氏体)。在成分设计上，大体上都是(超)的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V(Ti)系，有的还加入Mo、Ni、Cu等元素，因此，热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差，冷裂纹敏感性不大。对于强度高于600MPa的钢，焊接时要特别关注WM冷裂纹问题，尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料。
2、超细晶粒钢
上世纪90年代，世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究，其中，尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与。
在新一代钢铁材料的研究中，最引人注目的是超细晶粒的研究，通过超细晶粒(最小1mm)实现强度翻番的目标。超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向，为解决这一问题，须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法。
参考文献
[1]王建利.高强钢的焊接工艺评定[J].云南水力发电,2007,(02).
[2]李明.高强钢的焊接[J].现代焊接,2005,(03).
[3]栗卓新,刘秀龙,李虹,李国栋.高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展[J].新技术新工艺,2007,(05).
试论焊接技术
摘 要：焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。今天，随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用，研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，以进一步提高焊接质量。
关键词：焊接;金属;能量;技术
1、焊接技术概论
焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。
焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
2、焊接-工业艺术
焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面，金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中，焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。
艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术，焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面，金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中，焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来，这是因为焊接具有艺术性。
焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。
焊接通常是在高温下进行的，而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化。金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区) ;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象 :焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中，或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。其次，焊接艺术语言是独特的。选用不同的金属材料，使用不同的焊接工艺，焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致。
在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在，而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑，粗的焊缝裸露在雕塑表面，各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言在很多情况下，由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格，金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留，因此，在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大，从焊接工艺的牢固性来看，这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑，在这件雕塑中，下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看，不论是上半部分的文字造型，还是下半部分的肌理处理，到处有扭曲的焊接痕迹的出现，整个作品达到了整体视觉语言的统一。 手工等离子切割的方法，利用切割时电流的热量，使切割边缘产生热影响区，这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时，通过对焊接规范的调节，割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理，在切割完成金属冷却后，固化为一道美丽的割痕，与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性，但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。从尺寸的角度考虑，尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊，较小的可采用手工钨极氩弧焊。
如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话，画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝，应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同，不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色，钛钢、青铜、紫铜、黄铜而且就钢材来说，不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外，切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一，既可以与焊接结合使用，也可以单独使用，这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来，变化的丰富可想而知。
3、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因
焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方)，当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。
在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。
气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。
4、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施
焊接切割作业时，将作业环境lOm范围内所有易燃易爆物品清理干净，应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。
高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。
应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。
对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。
焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时，应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测，注意监护，要有安全组织措施。
作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。
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