局部干法横向焊接焊缝成形机理与电弧传感特性研究

发布时间：2020-12-04 00:10

　　局部干法横向焊接工艺在水下结构件的焊接中具有大量的应用需求。然而,横向焊接时熔滴和熔池受到重力的影响,容易造成上咬边、下焊瘤的缺陷。局部干法焊接需要利用高压气体将焊枪周围的水排开,高压气体产生的紊流风场严重影响着电弧形态和熔滴过渡特性。因此,如何保证焊接质量,成为制约局部干法横焊工艺应用的主要难题。为此,本文从排水罩内的风场特征、电弧形态、熔滴过渡特性、熔池行为等方面进行了研究,试图揭示局部干法横焊焊缝成形机理,为焊接质量控制提供技术支持。对排水罩内的风场进行了数值模拟。结果表明,进气压力大于0.05 MPa时,可以达到较好的排水效果。排水完成后,罩内形成了一个向上的风场,有利于支托下塌的熔池。制作了透明的排水罩,对排水过程、排水效果进行观察。结果表明,排水罩可以较好的快速排水,罩内的气体流动情况与数值模拟结果较为一致。采用高速摄像对局部干法横焊电弧行为进行观察。结果发现,局部干法环境下电弧亮度梯度较大。增大焊接电流使电弧的亮度、斑点区域、弧柱区尺寸增加,电弧的形状从钟罩型逐渐变成三角形,侧风对电弧影响减小。针对电流较大时,电弧空间存在大量铁蒸汽的情况开展数值模拟,模拟结果表明,铁蒸汽... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 局部干法的研究现状
        1.2.1 局部干法焊接工艺方法的研究
        1.2.2 局部干法焊接机理的研究
    1.3 横向焊接的国内外研究现
        1.3.1 横向焊接焊缝成形特点
        1.3.2 横向焊接焊缝成形控制策略
    1.4 压力环境对电弧影响的研究现状
    1.5 压力环境下熔滴过渡特性的研究现状
    1.6 基于焊缝跟踪的电弧传感研究现状
    1.7 本文主要研究内容
第二章 局部干法排水罩内流场分析
    2.1 引言
    2.2 排水罩内流场的数值模拟
        2.2.1 数学模型的建立与网格划分
        2.2.2 求解计算
        2.2.3 排水过程分析
        2.2.4 排水罩内流场分析
    2.3 排水罩内流场的验证
    2.4 排水罩排水效果观测
    2.5 本章小结
第三章 局部干法横焊电弧行为研究
    3.1 引言
    3.2 局部干法GMAW典型的电弧形态
    3.3 焊接参数对电弧形态的影响
    3.4 局部干法条件下电弧的数值模拟
        3.4.1 建模与网格划分
        3.4.2 电弧模拟模型的建立
        3.4.3 边界条件
        3.4.4 材料热物理属性
        3.4.5 金属蒸汽对电弧影响结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 局部干法横焊熔滴过渡特性研究
    4.1 引言
    4.2 GMAW平焊的熔滴过渡形式
    4.3 横焊的典型熔滴过渡形式
        4.3.1 短路过渡
        4.3.2 滴状过渡
        4.3.3 射流过渡
    4.4 局部干法横焊典型熔滴过渡形式
        4.4.1 短路过渡
        4.4.2 大滴过渡
        4.4.3 射流过渡
    4.5 本章小结
第五章 局部干法横焊熔池实验和数值模拟
    5.1 引言
    5.2 实验系统
    5.3 焊缝成形特点
    5.4 数值模拟
        5.4.1 基本假设
        5.4.2 几何模型的建立与网格划分
        5.4.3 控制方程
        5.4.4 材料的热物理性能参数
        5.4.5 边界条件
        5.4.6 焊接热源
        5.4.7 熔池受力分析
    5.5 结果与讨论
        5.5.1 普通横焊条件下的熔池流场
        5.5.2 水深对横焊熔池的影响
    5.6 本章小结
第六章 局部干法横焊电弧传感特性
    6.1 引言
    6.2 实验参数
    6.3 普通横焊电弧特性分析
        6.3.1 侧风速度对电弧稳定性的分析
        6.3.2 侧风速度对电弧传感特性的分析
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 总结
参考文献
攻读硕士期间发表论文和科研情况
致谢



本文编号：2896690