高效多丝焊接设备及工艺研究

发布时间：2017-10-12 20:12

  本文关键词：高效多丝焊接设备及工艺研究

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【摘要】：GMAW(熔化极气体保护焊)焊接工艺采用混合气体保护,电弧燃烧稳定,焊缝质量优异。但GMAW熔敷速度低,不适合中大厚度焊件焊接。随着对焊接高效化要求不断提高,热丝GMAW以优异的高熔敷率特性,受到国内外很多焊接人士的关注。热丝GMAW电源由相互独立的GMAW电源和热丝焊接电源组成。GMAW电源提供焊接主弧,熔化主焊丝和母材,形成熔池,并利用熔池热量熔化预热焊丝;低频交流焊接电源提供热丝电流,经熔池形成回路,实现焊丝的预热效果。本文通过改进现有热丝设备,将200Hz交流热丝电流从150A提高到300A。为了实现扩容效果,对二次逆变电路中IGBT的RCD缓冲网络以及变压器原边过流保护相关参数进行了改进,以实现大功率开关管的稳定工作;通过分析预热焊丝受热过程,采用数学公式推导并确立了预热焊丝每个阶段温度变化的表达式,建立焊丝受热熔化模型;受热模型主要包括交流热丝电流对焊丝的预热效果以及熔池热效应对焊丝的加热效果;分析了热丝电流、预热焊丝干伸长与熔敷速率之间的关系;在此基础上,通过交流单热丝GMAW复合焊接工艺试验、交流双热丝GMAW复合焊接工艺试验验证焊丝熔化模型;并进行了一定的工艺实验,实验确定了在主弧电流电压从210A/29V增加到360A/35V、干伸长从16mm增加到30mm、焊丝间距从6mm增加到15mm、交流热丝电流从100A增加到300A时,相应的送丝速度范围,得出了送丝速度与热丝电流、干伸长、焊丝间距和主弧电流电压之间的匹配关系。并进行了10mm和25mm板厚的工艺试验,验证交流热丝GMAW复合焊接的优越性。焊接试验验证了预热焊丝受热熔化模型,在焊丝熔化过程中,当焊接参数确定的情况下,确实存在一个固定的最佳送丝速度范围;焊接试验过程中,焊接熔敷速率最大能达到25Kg/h,与其他焊接工艺相比,具有明显优势,实现了低线性热输入,高熔敷率的焊接效果。而且,热丝GMAW焊接方法还适应于厚板焊接,焊接接头性能优良。
【关键词】：高效 热丝GMAW 弧焊电源 控制 工艺试验
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG434.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 高效焊接工艺的发展现状10-12
• 1.2.1 T.I.M.E.焊接10-11
• 1.2.2 热丝T IG/M IG工艺11
• 1.2.3 复合双弧焊11-12
• 1.3 多丝高效焊接工艺研究12-14
• 1.3.1 多丝埋弧焊12-13
• 1.3.2 多丝明弧焊13
• 1.3.3 热丝+电弧焊复合焊接工艺13-14
• 1.4 热丝GMAW焊主要优点14-15
• 1.5 本课题研究内容15-17
• 第2章 焊接平台与热丝原理17-31
• 2.1 试验设备17-19
• 2.2 焊接设备整体框架19
• 2.3 电源主电路拓扑结构及工作原理19-22
• 2.3.1 交流脉冲电路二次逆变电路工作原理20-22
• 2.3.2 直流GMAW电路工作原理22
• 2.4 热丝原理22-29
• 2.4.1 熔池上方焊丝温度模型的建立23-25
• 2.4.2 熔池内部焊丝温度分布模型25-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 高效焊接工艺熔敷速率实验研究31-43
• 3.1 单热丝GMAW工艺试验31-36
• 3.1.1 热丝电流对预热焊丝熔化速度的影响31-32
• 3.1.2 预热焊丝干伸长对预热焊丝熔化速度的影响32-34
• 3.1.3 预热焊丝与主弧焊丝间距对预热焊丝熔化速度的影响34-35
• 3.1.4 主弧电流电压对预热焊丝熔化速度的影响35-36
• 3.2 双热丝GMAW工艺试验36-42
• 3.2.1 热丝电流对预热焊丝熔化速度的影响37-38
• 3.2.2 预热焊丝干伸长对预热焊丝熔化速度的影响38-39
• 3.2.3 预热焊丝与主弧焊丝间距对预热焊丝熔化速度的影响39-40
• 3.2.4 主弧电流电压对预热焊丝熔化速度的影响40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 双丝与三丝高效焊接工艺实验研究43-57
• 4.1 焊接速度与坡口夹角及热输入的关系43-48
• 4.2 单道焊焊缝成形工艺试验48-52
• 4.3 多道焊接焊缝成形工艺试验52-53
• 4.4 高效三丝焊接工艺焊缝内部成形53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文63-65
• 致谢65

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本文编号：1020672