双丝P-GMAW电弧复合机理及焊缝成形影响因素研究

发布时间：2017-12-09 09:20

  本文关键词：双丝P-GMAW电弧复合机理及焊缝成形影响因素研究

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【摘要】：传统的高速大电流GMAW容易产生咬边、驼峰焊道等焊接缺陷,为此研究者提出了Tandem P-GMAW工艺。该工艺在高速焊接时依然能够获得良好的焊缝成形,但是在进行低碳钢薄板焊接时,焊接过程稳定性和焊缝成形质量较差。本文开展了低碳钢的Tandem P-GMAW焊接,研究两电弧的复合机理、焊接过程稳定性和焊缝成形影响因素,为这种焊接方法的推广利用提供理论基础和经验数据。设计并搭建了双丝焊枪夹持装置,改进并完善了Tandem P-GMAW焊接电参数与焊接过程图像同步采集系统。对两脉冲电流的相位差进行了定义,分析了不同相位差下两电弧的电弧形态及作用机理。发现有三种断弧现象,分别为基值电流断弧,脉冲前沿断弧和短路断弧。随着相位差的增大,断弧频率逐渐提高。分析认为,基值电流电弧的过分拉长是断弧的主要原因,相位差越大,基值电流电弧与峰值电流电弧作用时间越长,越容易断弧；当基值电流值增大,基值电流电弧挺度得到提高,断弧频率就会降低。在较大相位差下,随着焊接速度的提高,前丝断弧频率提高,后丝断弧频率降低,分析认为这是高速焊下电弧的后拖作用所致。利用焊接过程图像与电参数同步采集系统,研究了两电弧的相互作用、熔池动态行为与焊缝形状的关系。研究发现,在不同相位差下,两电弧作用方式不同,熔池呈现出不同的动态行为。随着相位差和焊接速度的变化,两焊丝之间熔池金属以及熔池尾部液态金属的流动均发生相应的变化。导致随着相位差的增大,焊缝熔宽逐渐减小,熔深和余高呈上升趋势；不同焊速下熔池金属及焊缝形状随相位差的变化规律一致,但焊接速度的提高会减弱相位差的作用。对不同焊接条件下的焊缝成形进行了对比分析。发现随着相位差的增大,焊缝成形逐渐变差；随着平均电流的提高,焊缝成形受相位差的影响趋势减弱,且在较大相位差下,焊缝成形要优于平均电流较小时。随着焊速的提高,熔池单位长度上的液态金属量减少,使得断弧现象发生后,熔池更易于缺乏足量的液态金属去润湿焊趾部位,加剧焊缝在宽度方向上的不均匀性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11

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