高速TIG-MIG复合焊熔池热力行为的数值分析
发布时间：2021-10-05 15:49
随着现代化进程的推进,焊接效率和生产成本的重要性逐渐进入人们的视野。提高焊接速度,可在降低生产成本的同时有效的提高焊接效率。但对于MIG焊,当焊接速度过大时,会导致焊缝成形变差,产生咬边、驼峰等缺陷,严重影响焊接接头的性能,成为制约焊接速度提高及焊接质量提升的瓶颈,这也是焊接的共性问题。研究表明,TIG-MIG复合焊中,通过引入TIG电弧,MIG电弧稳定性得到提高,可在一定程度上抑制高速焊咬边缺陷。但目前,对复合焊咬边缺陷的抑制机理尚不清楚,仅仅依靠实验手段难以定量描述高速TIG-MIG复合焊时,TIG电弧对熔池内液态金属流动情况、热-力分布情况的影响。因此迫切需要建立高速TIG-MIG复合焊两电弧间相互作用模型以及熔池行为数值分析模型,定量分析复合焊熔池内热-力分布和传热、传质行为,深入揭示咬边缺陷的抑制机理,这对于进一步指导TIG-MIG复合焊,优化实验工艺,实现优质、高效焊接,具有重要意义和工程价值。本课题在TIG-MIG复合焊实验平台上开展工艺实验,采集电弧形态及熔滴过渡数据。优化复合焊中两电弧的相互作用偏转模型,通过实验结果对模型进行拟合验证。综合考虑熔池变形、电弧偏转对电弧...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔池边缘金属的受力情况p叼刀Fig.1.2FOroesonPeri曲七卿Ofwe记Pool
（ａ）?Ｆｏｒｃｅ?ｂａｌａｎｃｅ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ?（ｂ）?Ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔａｔｅ?ａｔ?ｗｅｌｄ?ｔｏｅ??图１．２熔池边缘金属的受力情况ｌ２（Ｗ２］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｏｒｃｅｓ?ｏｎ?ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ?ｏｆ?ｗｅｌｄ?ｐｏｏｌ??（２）熔池后退效应??Ｎｉｓｈｉ等人利用Ｘ射线，对埋弧焊的熔池进行拍摄采集，发现熔池的后退效??应易导致咬边缺陷的产生｜２３］。如图丨．３（ａ）所示，Ｘ表示熔池最宽处，Ａｍ表示液态??金属停留位置。若知＞石时，即液态金属主要堆积位置在熔池最宽处后方，无法??填充焊趾凹槽，咬边缺陷因此产生。Ｎｉｓｈｉ等人进一步研究发现，电弧压力是促??使液态金属堆积位置滞后（Ｄ的作用力｜２４），而熔池最宽处位置则受热源分布或形??式的影响。当热源施加范围在焊接方向上较长时，若焊速较大，则石的减小程??度降低，有利于咬边缺陷的抑制，如图１．３（ｂ）所示。因此，焊接过程中采用复合??热源
１．２．２ＴＩＧ－Ｍ〗Ｇ复合焊工艺实验??在咬边缺陷形成机理的研究基础上，国内外众多学者因ＴＩＧ－ＭＩＧ复合焊能??够有效抑制高速焊咬边缺陷，得到良好的焊缝成形，而对其开展了广泛的研宄。??Ｓｌｉｕｈｅｉ?Ｋａｎｅｍａｒｕ等人将ＴＩＧ焊枪前置，搭建了如图１．６所示的工艺实验平??台ＩＷ。Ｔ１Ｇ直流正接，ＭＩＧ直流反接。通过幵展工艺实验发现，复合焊中ＴＩＧ??与ＭＩＧ之间会形成较为稳定的电流通路，该通路能够促进焊丝熔化且抑制钨极??烧损，提高ＭＩＧ电弧在纯Ａｒ气氛下的稳定性。且焊缝熔深会随着ＭＩＧ焊枪倾??角的增大而逐渐变大，当焊枪倾角高于４５°时，熔池内液态金属流动情况得到??明显改善，焊缝的成形也较为良好，没有焊接缺陷的产生。娄建新等人利用高速??ＣＣＤ相机对双电弧在不同焊枪间距下的电弧特征进行观察Ｉ３１】。结果显示当两电??极间距为１０?ｍｍ时，焊接过程中复合电弧稳定，可以有效降低焊接结构拘束度，??焊后冷却速度降低，利于焊缝的组织细化。杨涛等人通过分析ＴＩＧ－ＭＩＧ复合焊??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低电流TIG电弧辅助MIG高速焊咬边缺陷抑制机理及措施的研究[J]. 陈姬,魏建华,周倩,武传松. 机械工程学报. 2018(02)
[2]激光-GMAW复合热源焊接熔池-小孔行为分析[J]. 张皓庭,武传松. 航空制造技术. 2016(19)
[3]TIG-MIG复合焊电弧间相互作用对焊接过程的影响[J]. 陈姬,宗然,武传松,陈茂爱. 机械工程学报. 2016(06)
[4]TIG-MIG复合焊电弧分析及计算模拟[J]. 娄建新,宫雪,张楠楠,张晶,李德元. 焊接技术. 2015(03)
[5]高速TIG-MIG复合焊焊缝驼峰及咬边消除机理[J]. 娄小飞,陈茂爱,武传松,叶克力. 焊接学报. 2014(08)
[6]TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析[J]. 杨涛,张生虎,高洪明,吴林,许可望,刘永贞. 焊接学报. 2012(07)
[7]旁路耦合电弧焊温度场模拟及验证[J]. 石玗,韩日宏,黄健康,樊丁. 物理学报. 2012(02)
[8]船舶高效焊接工艺及存在的问题[J]. 张永达,孙成文,于小虎,张雪彪. 造船技术. 2009(05)
[9]DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究[J]. 武传松,张明贤,李克海,张裕明. 金属学报. 2007(06)
[10]VOF方法理论与应用综述[J]. 张健,方杰,范波芹. 水利水电科技进展. 2005(02)
博士论文
[1]高速GMAW焊缝咬边缺陷形成机理及其抑制措施的研究[D]. 宗然.山东大学 2017
硕士论文
[1]低电流TIG电弧辅助高速MIG咬边缺陷抑制机理及工艺优化[D]. 魏建华.山东大学 2017
[2]镁合金双弧焊接过程数值模拟与应力分析[D]. 向月.南昌大学 2017
本文编号：3420062
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔池边缘金属的受力情况p叼刀Fig.1.2FOroesonPeri曲七卿Ofwe记Pool
（ａ）?Ｆｏｒｃｅ?ｂａｌａｎｃｅ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ?（ｂ）?Ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔａｔｅ?ａｔ?ｗｅｌｄ?ｔｏｅ??图１．２熔池边缘金属的受力情况ｌ２（Ｗ２］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｏｒｃｅｓ?ｏｎ?ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ?ｏｆ?ｗｅｌｄ?ｐｏｏｌ??（２）熔池后退效应??Ｎｉｓｈｉ等人利用Ｘ射线，对埋弧焊的熔池进行拍摄采集，发现熔池的后退效??应易导致咬边缺陷的产生｜２３］。如图丨．３（ａ）所示，Ｘ表示熔池最宽处，Ａｍ表示液态??金属停留位置。若知＞石时，即液态金属主要堆积位置在熔池最宽处后方，无法??填充焊趾凹槽，咬边缺陷因此产生。Ｎｉｓｈｉ等人进一步研究发现，电弧压力是促??使液态金属堆积位置滞后（Ｄ的作用力｜２４），而熔池最宽处位置则受热源分布或形??式的影响。当热源施加范围在焊接方向上较长时，若焊速较大，则石的减小程??度降低，有利于咬边缺陷的抑制，如图１．３（ｂ）所示。因此，焊接过程中采用复合??热源
１．２．２ＴＩＧ－Ｍ〗Ｇ复合焊工艺实验??在咬边缺陷形成机理的研究基础上，国内外众多学者因ＴＩＧ－ＭＩＧ复合焊能??够有效抑制高速焊咬边缺陷，得到良好的焊缝成形，而对其开展了广泛的研宄。??Ｓｌｉｕｈｅｉ?Ｋａｎｅｍａｒｕ等人将ＴＩＧ焊枪前置，搭建了如图１．６所示的工艺实验平??台ＩＷ。Ｔ１Ｇ直流正接，ＭＩＧ直流反接。通过幵展工艺实验发现，复合焊中ＴＩＧ??与ＭＩＧ之间会形成较为稳定的电流通路，该通路能够促进焊丝熔化且抑制钨极??烧损，提高ＭＩＧ电弧在纯Ａｒ气氛下的稳定性。且焊缝熔深会随着ＭＩＧ焊枪倾??角的增大而逐渐变大，当焊枪倾角高于４５°时，熔池内液态金属流动情况得到??明显改善，焊缝的成形也较为良好，没有焊接缺陷的产生。娄建新等人利用高速??ＣＣＤ相机对双电弧在不同焊枪间距下的电弧特征进行观察Ｉ３１】。结果显示当两电??极间距为１０?ｍｍ时，焊接过程中复合电弧稳定，可以有效降低焊接结构拘束度，??焊后冷却速度降低，利于焊缝的组织细化。杨涛等人通过分析ＴＩＧ－ＭＩＧ复合焊??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低电流TIG电弧辅助MIG高速焊咬边缺陷抑制机理及措施的研究[J]. 陈姬,魏建华,周倩,武传松. 机械工程学报. 2018(02)
[2]激光-GMAW复合热源焊接熔池-小孔行为分析[J]. 张皓庭,武传松. 航空制造技术. 2016(19)
[3]TIG-MIG复合焊电弧间相互作用对焊接过程的影响[J]. 陈姬,宗然,武传松,陈茂爱. 机械工程学报. 2016(06)
[4]TIG-MIG复合焊电弧分析及计算模拟[J]. 娄建新,宫雪,张楠楠,张晶,李德元. 焊接技术. 2015(03)
[5]高速TIG-MIG复合焊焊缝驼峰及咬边消除机理[J]. 娄小飞,陈茂爱,武传松,叶克力. 焊接学报. 2014(08)
[6]TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析[J]. 杨涛,张生虎,高洪明,吴林,许可望,刘永贞. 焊接学报. 2012(07)
[7]旁路耦合电弧焊温度场模拟及验证[J]. 石玗,韩日宏,黄健康,樊丁. 物理学报. 2012(02)
[8]船舶高效焊接工艺及存在的问题[J]. 张永达,孙成文,于小虎,张雪彪. 造船技术. 2009(05)
[9]DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究[J]. 武传松,张明贤,李克海,张裕明. 金属学报. 2007(06)
[10]VOF方法理论与应用综述[J]. 张健,方杰,范波芹. 水利水电科技进展. 2005(02)
博士论文
[1]高速GMAW焊缝咬边缺陷形成机理及其抑制措施的研究[D]. 宗然.山东大学 2017
硕士论文
[1]低电流TIG电弧辅助高速MIG咬边缺陷抑制机理及工艺优化[D]. 魏建华.山东大学 2017
[2]镁合金双弧焊接过程数值模拟与应力分析[D]. 向月.南昌大学 2017
本文编号：3420062
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