基于熔滴冲击与壁面约束的铝合金焊缝成形及组织性能研究
发布时间：2021-08-25 12:14
铝合金材料是实现轻量化制造的一种前景十分广阔的工程材料,而各种脉冲型熔化极气体保护焊以其成本低、效率高等优势被广泛用于铝合金薄板的焊接领域。但焊接过程中熔滴冲击及熔池壁面约束对焊缝成形、显微组织及元素分布等的影响机理尚未明确。本文以6061铝合金为实验材料,综合采用不同焊接工艺参数和条件包括调制多种电流波形、施加不同底壁支撑、改变焊枪倾角、更换焊丝直径等系统研究了熔滴冲击及熔池底壁壁面约束对焊缝轮廓成形及组织性能的影响。论文的主要研究内容如下:（1）通过调整焊枪倾角及分析不同区域元素分布特征研究了横截面内熔滴冲击驱动的流体流动对6061（Al-Mg-Si系）铝合金焊缝轮廓、晶粒形态及元素分布的影响机理;开展了不同低频频率调制电流波形的双脉冲焊接实验,进一步研究了焊缝纵截面内熔滴冲击驱动的流体流动对晶粒形态及成分分布特征的影响。为准确表征焊缝成分含量变化及鉴于现有两种稀释率计算方法结果不一致,本文提出了一种可用于多合金成分总和稀释率计算的新方法。结果表明:由于熔滴冲击驱动的金属熔液在熔池各位置的搅拌强度不同,其对应区域的晶粒形态及合金元素含量均差异显著。以横截面内指状熔深焊缝为例,轮廓窄...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
熔滴进入熔池前后的速度与温度[29]
指状熔深[46]
华南理工大学博士学位论文6图1-3熔池壁面流模型示意图[42]Figure1-3Schematicofwalljetmodel关于驼峰焊道机理中的壁面流理论，国内也有诸多单位对其进行了深入研究，如山东大学、上海交通大学、天津大学、江苏科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学，如山东大学的武传松和胡志坤等学者[51,52]同样通过实验发现在GMAW焊中高速熔滴在撞击熔池前侧熔池壁后，其驱动带有较大动量的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。但由于通过实验观测只能定性解释，因此陈姬和武传松等人[53]在壁面流的基础上开发了熔滴冲击熔池后驱动熔池内金属熔液后向流动的数值分析模型，并通过进行多组工艺参数实验，证明该模型与实验结果能够基本吻合。此外，Meng和Qin等学者通过开发三维非稳态仿真模型对GTAW焊接中驼峰焊道的形成过程进行了模拟，结果显示熔池表面变形以及凹陷区的增长是诱发驼峰形成的初始条件，且前部的金属熔液主要通过横向的两侧通道流至熔池尾部[54]，如图1-4所示。a)计算的温度与流速场[54]b)驼峰形成过程中的熔池流动[54]图1-4熔池内两侧金属熔液流动通道Figure1-4Sidechannelsformoltenmetalinweldpool同样基于壁面流理论，上海交通大学吴东升及华学明等人[55]通过对高速GMAW中驼峰形成过程进行数值分析发现，虽然较大动量的后向液体流可以促使熔池尾部的金属熔液堆积、长大，但熔池同时会受到不均匀的表面张力法向力作用而收缩。但当焊接电
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接与连接领域科学基金资助浅析与发展趋势[J]. 赖一楠,武传松,李宏伟,曹健. 焊接学报. 2019(02)
[2]大功率激光焊背面焊缝宽度神经网络预测[J]. 陈子琴,高向东,王煜,游德勇. 焊接学报. 2018(11)
[3]Al-Mg合金超高频脉冲VP-GTAW电流参数优化[J]. 王义朋,齐铂金,从保强,王强,周阳. 稀有金属材料与工程. 2018(11)
[4]双脉冲MIG工艺参数对异种不锈钢焊缝质量影响分析[J]. 胡昱,薛家祥,金礼,董昌文. 焊接学报. 2018(07)
[5]铝合金激光焊接熔池中气泡运动与气孔相关性分析[J]. 李俐群,孟圣昊,彭进. 焊接学报. 2018(06)
[6]不同热输入对TA2/409复合板焊接接头组织及力学性能的影响[J]. 郑祖山,陈长军,张敏,王顺权. 应用激光. 2018(03)
[7]基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性[J]. 邵盈恺,王玉玺,杨志斌,史春元. 金属学报. 2018(04)
[8]超高频脉冲TIG焊电弧形态分析[J]. 黄鹏飞,丁斌,胡伊通,周震国,卢振洋. 焊接学报. 2018(02)
[9]热输入对铝合金双脉冲MIG焊接头性能的影响[J]. 金礼,徐敏,薛家祥,周漪清. 焊接学报. 2018(01)
[10]脉冲熔化极氩弧焊熔池的震荡特性分析[J]. 吕小青,张鹏,李桓,徐连勇,荆洪阳,沈俊. 焊接学报. 2017(09)
博士论文
[1]铝合金双脉冲MIG焊热输入控制及焊缝组织性能研究[D]. 金礼.华南理工大学 2019
[2]基于焊接熔池补偿气体射流方法的不锈钢脉冲MIG高速焊研究[D]. 董昌文.华南理工大学 2018
[3]铝合金超声辅助TIG焊声传播特性与焊缝晶粒细化机制[D]. 陈琪昊.哈尔滨工业大学 2018
[4]马氏体时效钢激光选区熔化成型机理及其控性研究[D]. 白玉超.华南理工大学 2018
[5]双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模拟与工艺研究[D]. 王磊磊.华南理工大学 2018
[6]高速GTAW焊缝表面成形缺陷的形成机理及其抑制措施[D]. 孟祥萌.山东大学 2017
[7]铝合金脉冲MIG焊电流高斯波调制方法研究[D]. 朱强.华南理工大学 2017
[8]高低频脉冲耦合振荡对铝合金DP-GMAW焊缝成形的影响机制研究[D]. 刘安华.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]高速GMAW焊接驼峰焊道的产生过程及抑制[D]. 胡志坤.山东大学 2009
本文编号：3362096
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
熔滴进入熔池前后的速度与温度[29]
指状熔深[46]
华南理工大学博士学位论文6图1-3熔池壁面流模型示意图[42]Figure1-3Schematicofwalljetmodel关于驼峰焊道机理中的壁面流理论，国内也有诸多单位对其进行了深入研究，如山东大学、上海交通大学、天津大学、江苏科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学，如山东大学的武传松和胡志坤等学者[51,52]同样通过实验发现在GMAW焊中高速熔滴在撞击熔池前侧熔池壁后，其驱动带有较大动量的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。但由于通过实验观测只能定性解释，因此陈姬和武传松等人[53]在壁面流的基础上开发了熔滴冲击熔池后驱动熔池内金属熔液后向流动的数值分析模型，并通过进行多组工艺参数实验，证明该模型与实验结果能够基本吻合。此外，Meng和Qin等学者通过开发三维非稳态仿真模型对GTAW焊接中驼峰焊道的形成过程进行了模拟，结果显示熔池表面变形以及凹陷区的增长是诱发驼峰形成的初始条件，且前部的金属熔液主要通过横向的两侧通道流至熔池尾部[54]，如图1-4所示。a)计算的温度与流速场[54]b)驼峰形成过程中的熔池流动[54]图1-4熔池内两侧金属熔液流动通道Figure1-4Sidechannelsformoltenmetalinweldpool同样基于壁面流理论，上海交通大学吴东升及华学明等人[55]通过对高速GMAW中驼峰形成过程进行数值分析发现，虽然较大动量的后向液体流可以促使熔池尾部的金属熔液堆积、长大，但熔池同时会受到不均匀的表面张力法向力作用而收缩。但当焊接电
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接与连接领域科学基金资助浅析与发展趋势[J]. 赖一楠,武传松,李宏伟,曹健. 焊接学报. 2019(02)
[2]大功率激光焊背面焊缝宽度神经网络预测[J]. 陈子琴,高向东,王煜,游德勇. 焊接学报. 2018(11)
[3]Al-Mg合金超高频脉冲VP-GTAW电流参数优化[J]. 王义朋,齐铂金,从保强,王强,周阳. 稀有金属材料与工程. 2018(11)
[4]双脉冲MIG工艺参数对异种不锈钢焊缝质量影响分析[J]. 胡昱,薛家祥,金礼,董昌文. 焊接学报. 2018(07)
[5]铝合金激光焊接熔池中气泡运动与气孔相关性分析[J]. 李俐群,孟圣昊,彭进. 焊接学报. 2018(06)
[6]不同热输入对TA2/409复合板焊接接头组织及力学性能的影响[J]. 郑祖山,陈长军,张敏,王顺权. 应用激光. 2018(03)
[7]基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性[J]. 邵盈恺,王玉玺,杨志斌,史春元. 金属学报. 2018(04)
[8]超高频脉冲TIG焊电弧形态分析[J]. 黄鹏飞,丁斌,胡伊通,周震国,卢振洋. 焊接学报. 2018(02)
[9]热输入对铝合金双脉冲MIG焊接头性能的影响[J]. 金礼,徐敏,薛家祥,周漪清. 焊接学报. 2018(01)
[10]脉冲熔化极氩弧焊熔池的震荡特性分析[J]. 吕小青,张鹏,李桓,徐连勇,荆洪阳,沈俊. 焊接学报. 2017(09)
博士论文
[1]铝合金双脉冲MIG焊热输入控制及焊缝组织性能研究[D]. 金礼.华南理工大学 2019
[2]基于焊接熔池补偿气体射流方法的不锈钢脉冲MIG高速焊研究[D]. 董昌文.华南理工大学 2018
[3]铝合金超声辅助TIG焊声传播特性与焊缝晶粒细化机制[D]. 陈琪昊.哈尔滨工业大学 2018
[4]马氏体时效钢激光选区熔化成型机理及其控性研究[D]. 白玉超.华南理工大学 2018
[5]双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模拟与工艺研究[D]. 王磊磊.华南理工大学 2018
[6]高速GTAW焊缝表面成形缺陷的形成机理及其抑制措施[D]. 孟祥萌.山东大学 2017
[7]铝合金脉冲MIG焊电流高斯波调制方法研究[D]. 朱强.华南理工大学 2017
[8]高低频脉冲耦合振荡对铝合金DP-GMAW焊缝成形的影响机制研究[D]. 刘安华.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]高速GMAW焊接驼峰焊道的产生过程及抑制[D]. 胡志坤.山东大学 2009
本文编号：3362096
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3362096.html
