铝合金变极性等离子弧横向焊接热源模式与熔池行为研究

发布时间：2017-12-10 09:23

  本文关键词：铝合金变极性等离子弧横向焊接热源模式与熔池行为研究

  更多相关文章： 铝合金横焊 六孔喷嘴热源模式 电弧特性 焊接稳定性 熔池行为

【摘要】：在中厚板铝合金变极性等离子横向焊接中,焊缝成形的控制和焊接缺陷的消除是难点。为解决以上难题,本文在之前研究的基础上继续优化变极性等离子喷嘴形式,通过改变常规电弧热力源的分布来提高横焊穿孔稳定性,得到适用于铝合金变极性等离子横向焊接的最佳热源模式。设计六孔喷嘴,进一步优化了热源模式,铝合金穿孔横焊熔池稳定性逐步提高,更有利于穿孔横焊成形。针对六孔喷嘴热源模式在等离子横焊过程稳定成形,研究此变极性等离子电弧特性,并与常规喷嘴和三孔喷嘴热源模式相比较。与常规喷嘴相比,六孔喷嘴电弧挺度减弱,旁孔离子气对电弧产生压缩,减少工件表面电弧扩散,能量较集中;六孔喷嘴电弧力进一步降低,径向压力分布发生变化,更有利于金属穿孔横焊熔池更加稳定流动。电弧能量密度比常规喷嘴更集中,熔池前侧面积减小,减轻重力对横焊稳定性的影响;且电弧中心的电弧能量密度大于其他两种喷嘴,满足高能量、低电弧压力的稳定成形条件。为揭示六孔喷嘴电弧特性对焊缝成形稳定性的影响,对其熔池行为研究。从瞬间电弧压力波形稳定性可知此电弧形式在焊接时电弧压力波动较小;横焊成形区间较大,降低了焊接电流,成形稳定性更好;背面熔池穿孔形状对称,似圆形,且穿孔面积变化甚微,横焊穿孔稳定性更好。对穿孔熔池形貌与力受平衡进行分析,六孔喷嘴电弧热力源呈葫芦状,改变了横焊成形熔池形貌,减轻了熔池金属重力对受力平衡的影响;电弧压力进一步降低,使穿孔横焊熔池小孔尺寸允许变化的范围更大;旁空喷出的气体产生的径向力使促进横焊过程中上下侧金属汇聚与正面填充顺利进行,横向焊接熔池行为稳定性提高。最后对铝合金六孔喷嘴电弧横焊工艺和组织力学性能研究。合理的焊接参数使穿孔横焊稳定成形,否则会出现切割、咬边等缺陷;由于熔池金属流动不对称,横焊上下侧温度场出现差异,导致穿孔横焊接接头不对称,焊缝上下侧组织形态出现差异;拉伸断裂发生在焊缝上侧熔合区附近,焊缝正面硬度比背面小,热影响区硬度比焊缝区大。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.14

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本文编号：1273971