基于电磁脉冲技术的金属板件高速碰撞焊接方法与实验研究

发布时间：2022-07-11 11:57

　　铝合金与铁合金的焊接件在强度、重量和耐腐蚀等关键性能参数上均具有显著优势,在航空航天、汽车制造行业中具有广阔的应用前景。然而,两类合金的电阻率、导热率、比热容、熔点等物理参数相差较大,且两者之间的固溶度较低,容易在界面处形成脆性的反应层,难以通过熔化焊等传统焊接方法实现二者的良好焊接。针对这一难题,本文开展了基于电磁脉冲技术的焊接方法研究,针对已有电磁脉冲焊技术在异质金属板件焊接中的不足,提出了基于集磁器和基于背景磁场辅助的两类板件电磁脉冲焊接方法,分别通过聚磁和增磁的方式增大工件局部的电磁力来提升工件碰撞速度并改进焊接质量。在此基础上,系统开展了两类焊接系统的数学分析模型、电磁-结构优化设计方法、装置研制及实验研究等工作。首先,开展了基于集磁器的板件电磁脉冲焊接模型和参数分析研究。在详述基于集磁器的电磁脉冲焊接原理基础上,以电流丝法为基础构建了集磁器等效电路模型,高效的实现了集磁器形状参数和线圈匝数的优化设计。在此基础上,构建了基于COMSOL的二维顺序耦合有限元模型和基于ANSYS的三维电磁场和结构场松散耦合有限元模型。其中,主要以二维有限元模型为基础详细分析了电磁脉冲焊接过程中的... 

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 焊接及分类
    1.3 电磁脉冲焊接原理及分类
    1.4 电磁脉冲焊接研究进展
    1.5 本文研究意义和章节安排
2 基于集磁器的电磁脉冲焊接原理与模型构建
    2.1 引言
    2.2 基于集磁器的板件电磁脉冲焊接原理
    2.3 基于集磁器的焊接电路及其等效电路模型
    2.4 基于集磁器焊接的有限元模型
    2.5 本章小结
3 基于集磁器的电磁脉冲焊接系统优化与分析
    3.1 引言
    3.2 集磁器和线圈参数优化
    3.3 焊接过程中的能量分析
    3.4 电路参数对焊接碰撞速度的影响
    3.5 本章小结
4 基于集磁器的电磁脉冲焊系统设计及实验
    4.1 引言
    4.2 焊接装置可靠性设计
    4.3 工件的塑性变形过程及焊接机理分析
    4.4 工艺参数对焊接质量的影响
    4.5 焊接缺陷及分析
    4.6 本章小结
5 基于背景场的金属板件焊接设计与实验
    5.1 引言
    5.2 基于背景场的焊接原理及系统设计
    5.3 背景磁场的作用分析
    5.4 焊接实验及性能分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 主要创新点
    6.3 未来展望
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的论文目录



本文编号：3658121