异型钨极GTAW的电弧行为研究

发布时间：2021-12-31 11:20

　　钨极氩弧焊是一种传统的非熔化极气体保护焊焊接方法,其具有焊接过程稳定、焊缝成形好、自动化程度高等诸多优点。钨极氩弧焊中钨极形状决定着焊接电流密度分布和电弧压力分布,不同的钨极形态其电弧传热传力的基本规律有着显著的不同。为了获得不同钨极形状下TIG焊接传热传力的基本规律,本文研究了空心钨极、分叉钨极及双钨极氩弧焊的焊接电弧行为基本规律。本文基于FLUENT流体仿真软件,分别对空心钨极GTAW、分叉钨极GTAW及双钨极氩弧焊的电弧模型进行了计算,同时开展试验对三种钨极在不同参数下的电弧形态进行拍摄,并借助于电弧压力测量装置测试了工件表面的电弧压力,验证了所建电弧模型的准确性。本文首先研究了空心钨极GTAW在不同焊接电流、不同内气气流量、不同内孔直径下焊接电弧的电流密度场、温度场、速度场及压力场的分布状况。结果表明,焊接电流100A²20A范围内,随着焊接电流的增大,电弧的电流密度场、温度场、速度场及压力场皆显著增加,焊接电流每增加30A,电弧最高温度提高约1400-2600K,最大等离子体流速提高约65-101m/s。空心钨极内气气流量对电弧形态的影响主要作用在钨极内... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 异型钨极GTAW研究现状
        1.2.1 双钨极氩弧焊研究现状
        1.2.2 空心钨极氩弧焊研究现状
    1.3 电弧数值模拟的研究现状
    1.4 研究目的及研究内容
第2章 GTAW数值分析模型及试验设备
    2.1 GTAW数值分析模型
        2.1.1 基本假设及控制方程
        2.1.2 电弧模型建立
    2.2 FLUENT软件概述
    2.3 求解计算
    2.4 试验设备
    2.5 本章小结
第3章 工艺参数对空心钨极GTAW电弧行为的影响研究
    3.1 焊接电流对空心钨极GTAW电弧行为的影响
        3.1.1 焊接电流对电弧电流密度的影响
        3.1.2 焊接电流对电弧温度场的影响
        3.1.3 焊接电流对电弧速度场的影响
        3.1.4 焊接电流对电弧压力场的影响
        3.1.5 焊接电流对电弧形态的影响
    3.2 内气气流量对空心钨极GTAW电弧行为的影响
        3.2.1 内气气流量对电弧电流密度的影响
        3.2.2 内气气流量对电弧温度场的影响
        3.2.3 内气气流量对电弧速度场的影响
        3.2.4 内气气流量对电弧压力场的影响
    3.3 内孔直径对空心钨极GTAW电弧行为的影响
        3.3.1 内孔直径对电弧电流密度的影响
        3.3.2 内孔直径对电弧温度场的影响
        3.3.3 内孔直径对电弧速度场的影响
        3.3.4 内孔直径对电弧压力场的影响
    3.4 本章小节
第4章 工艺参数对分叉钨极GTAW电弧行为的影响研究
    4.1 分叉钨极GTAW的电弧特性
        4.1.1 分叉钨极GTAW电弧形态对比分析
        4.1.2 分叉钨极GTAW电弧电流密度分布
        4.1.3 分叉钨极GTAW电弧温度场分布
        4.1.4 分叉钨极GTAW电弧压力场分布
    4.2 焊接电流对分叉钨极GTAW电弧行为的影响
        4.2.1 焊接电流对电弧电流密度的影响
        4.2.2 焊接电流对电弧温度场的影响
        4.2.3 焊接电流对电弧速度场的影响
        4.2.4 焊接电流对电弧压力场的影响
        4.2.5 焊接电流对电弧形态的影响
    4.3 保护气气流量对分叉钨极GTAW电弧行为的影响
        4.3.1 保护气气流量对电弧温度场的影响
        4.3.2 保护气气流量对电弧速度场的影响
        4.3.3 保护气气流量对电弧压力场的影响
    4.4 钨极间距对分叉钨极GTAW电弧行为的影响
        4.4.1 钨极间距对电弧电流密度的影响
        4.4.2 钨极间距对电弧温度场的影响
        4.4.3 钨极间距对电弧速度场的影响
        4.4.4 钨极间距对电弧压力场的影响
    4.5 本章小节
第5章 双钨极氩弧焊的电弧行为研究
    5.1 双钨极氩弧焊试验及电弧形态观察
        5.1.1 双钨极氩弧焊试验原理
        5.1.2 双钨极氩弧焊的异步引弧过程
    5.2 焊接电流对双钨极氩弧焊电弧行为的影响
        5.2.1 焊接电流对电弧温度场的影响
        5.2.2 焊接电流对电弧速度的影响
        5.2.3 焊接电流对电弧压力场的影响
        5.2.4 焊接电流对电弧形态的影响
    5.3 非等电流对双钨极氩弧焊电弧行为的影响
        5.3.1 非等电流下双钨极氩弧焊的电弧特性
        5.3.2 非等电流对双钨极氩弧焊的电弧形态的影响
    5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速焊接对焊缝成形的影响[J]. 关勇,王霄腾,谭星.  建设机械技术与管理. 2018(03)
[2]焊接电弧监测技术研究现状及展望[J]. 蒋凡,李元锋,陈树君.  机械工程学报. 2018(02)
[3]截齿座高速堆焊驼峰焊缝的工艺研究[J]. 张伟强,郝建明.  煤矿机械. 2017(08)
[4]不同绝缘气体对内部故障电弧压力效应的影响[J]. 张俊鹏,袁端磊,李美,孙玉书,吴翊.  高压电器. 2017(08)
[5]初探先进焊接技术在航空航天领域中的应用[J]. 崔龄元.  科技资讯. 2017(02)
[6]基于计算机仿真的双钨极间接气体保护焊接电弧参数分布[J]. 段小斌.  电焊机. 2015(11)
[7]浅论我国焊接技术的应用与发展[J]. 马保卫.  科技与企业. 2014(03)
[8]双钨极耦合电弧数值模拟[J]. 王新鑫,樊丁,黄健康,黄勇.  物理学报. 2013(22)
[9]双钨极间接气体保护焊接电弧的数值模拟[J]. 史传伟,邹勇,邹增大,赵伟.  机械工程学报. 2013(22)
[10]阴极边界条件对双射流电弧等离子体特性影响的二维数值模拟[J]. 李和平,吴贵清,李鹏,包成玉.  高电压技术. 2013(07)

硕士论文
[1]GTAW电弧熔池行为的数值模拟[D]. 刘凤磊.太原理工大学 2016
[2]非熔化极焊接电弧仿真研究[D]. 揣尧.江苏科技大学 2015
[3]斩波控制钨极氩弧焊电源研究[D]. 张祺.沈阳工业大学 2015
[4]压缩电弧等离子体数值模拟分析[D]. 张强.中北大学 2014
[5]摆动电弧窄间隙GMAW横向焊接焊缝成形及其影响因素研究[D]. 蒋朝东.上海交通大学 2014
[6]耦合电弧钨极GPCA-TIG焊接方法研究[D]. 郝延召.兰州理工大学 2013
[7]基于ART算法的双钨极耦合电弧温度场光谱诊断[D]. 熊俊.哈尔滨工业大学 2010
[8]压力环境下MIG焊接电弧温度光谱诊断研究[D]. 郭遵广.北京化工大学 2010
[9]双丝间接电弧焊电弧特性研究[D]. 吴东亭.山东大学 2010
[10]双钨极氩弧焊电弧物理及工艺特性研究[D]. 顾学亮.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3560165