GMAW保护气减量及喷嘴结构优化研究

发布时间：2024-07-06 08:43

　　熔化极气体保护焊(GMAW)是目前工业生产中应用最为广泛的焊接方式之一。为了减少保护气资源消耗、提升焊接质量和改善焊接环境,本文采用理论分析、数值计算和实验验证的方法,从优化喷嘴结构角度出发,对减小保护气用量展开系统研究,主要研究内容如下:(1)基于气体扩散理论,将保护气喷射等效为大气中连续泄露源的气体扩散行为,建立了有侧风和无侧风条件下保护气体扩散的数学模型,并由焊缝和熔池的形貌计算出有效保护范围,进而推导出最小保护气流量。(2)采用Workbench-Fluent平台对保护气流场仿真计算,利用CFD云图确定了保护气流场质量的评判指标。通过对多种喷嘴结构的综合分析,在减少保护气用量和提高焊缝质量方面,螺旋和扩散喷嘴结构优势明显,进而设计了三种不同结构的螺旋扩散喷嘴,并确定出影响保护气流场评价指标的关键参数及其取值范围。(3)基于Isight软件对三种螺旋扩散喷嘴结构进行AGMA多目标参数优化,采用最优拉丁超立方试验方法采取样本点数据,应用响应面法建立近似模型并进行精度验证和误差分析,得到各喷嘴的最优结构参数。通过CFD仿真验证与普通直径喷嘴的对比,得出各螺旋扩散喷嘴的优化改进值和气体...

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1GMAW焊接的工作原理

图1.1GMAW焊接的工作原理Fig.1.1WorkingprincipleofGMAW手工电弧焊等其他焊接方式来说，气体保护焊在实际应用中优势变形是行业中较难攻克的难题，而气体保护焊熔池的面积相对来影响区也比较窄，因此可以有效地减少焊接变形。另外，在实电弧焊，其熔....

图2.1熔池的尺寸简图

2.1熔池与焊缝2.1.1熔池的形貌与尺寸熔池是气体保护焊接过程中，在电弧的作用下母材金属与焊丝被高温加热、熔化混合在一起，并保持有一定的液面差，进而在液体金属结晶后形成的焊缝和熔合区[38]。熔池中的冶金反应、结晶方向、晶体结构、焊缝中夹杂物的分布、数量以及焊接缺陷的产生等....

图2.2熔池的3D形貌图

2.1熔池与焊缝2.1.1熔池的形貌与尺寸熔池是气体保护焊接过程中，在电弧的作用下母材金属与焊丝被高温加热、熔化混合在一起，并保持有一定的液面差，进而在液体金属结晶后形成的焊缝和熔合区[38]。熔池中的冶金反应、结晶方向、晶体结构、焊缝中夹杂物的分布、数量以及焊接缺陷的产生等....

图2.3焊缝形状与尺寸简图

江苏大学专业硕士学位论文为熔池的三维形貌图，从理论上来看，熔池表面因为在热将会呈现出十分复杂的形状，所以计算熔池的表面积难度形状与尺寸量焊接质量的重要标准，其形状主要由熔池决定。如何使是焊接生产中必须解决的问题。如图2.3所示，为焊缝形状熔深H、余高....

本文编号：4002341