双相不锈钢药芯焊丝水下干法脉冲焊接电信号分析及焊缝成形的研究

发布时间：2017-08-06 13:23

  本文关键词：双相不锈钢药芯焊丝水下干法脉冲焊接电信号分析及焊缝成形的研究

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【摘要】：水下焊接是一种应用于在不同深度的水环境中进行焊接施工的特殊焊接方法,对于水下工程设施的安装和维修具有重要意义,是海洋工程与核电设施建造及维修的重要技术之一。双相不锈钢在化工、造纸等领域有着广泛的应用,近年来更是在核电设施、深海油田工程的应用上受到高度的重视。在各种水下焊接方法中,干法水下焊接的效果最好,在核电乏燃料池以及海洋工程设施的安装与维修中有着广泛的应用。焊接过程中,电信号的特征能够在一定程度上反映焊缝质量的好坏。进行双相不锈钢干法水下脉冲焊接,研究其电信号特征,可以为提高水下脉冲焊接的质量提供理论依据。另外,焊缝几何尺寸是影响焊接接头力学性能的重要因素之一,是双相不锈钢水下焊接技术的重要研究内容。本文在高压舱内进行双相不锈钢药芯焊丝水下干法脉冲焊接试验,并对采集到的焊接电信号进行分析。以平均电流、基值电流、占空比和脉冲频率四个参数为自变量,设计一个基于响应曲面法的四因素五水平试验方案。通过试验对比,结合焊缝外观成形效果,设计了一个电流稳定系数作为定量评价脉冲焊接电信号稳定性的指标。并分别以电流稳定系数、焊缝熔深、余高和熔宽为响应,建立它们与各焊接参数之间的响应模型。分析了单一焊接参数及参数之间的交互作用对焊接过程电信号稳定性和焊缝几何尺寸的影响。试验结果表明:电信号稳定性随平均电流、基值电流和脉冲频率的增大先增大后减小。随着占空比的增加,电信号的稳定性逐渐增加。当平均电流为220A,频率约为45Hz时稳定性最好。但随着平均电流的增加,最优频率在逐渐减小。平均电流对焊缝几何尺寸的影响程度最大,其次是占空比,脉冲频率和基值电流对焊缝几何尺寸的影响程度相对较弱。其中,焊缝熔深随着平均电流的增大而加深,随着基值电流和占空比的增大而减小,随着脉冲频率的增大,先轻微增大而后逐渐减小。焊缝余高随着平均电流、基值电流和占空比的增大而增大,随着脉冲频率的增大而减小。焊缝熔宽随着平均电流、脉冲频率的增大呈增长趋势,随着占空比、基值电流的增大而逐渐减小。
【关键词】：水下干法焊接 双相不锈钢 响应曲面法 脉冲焊接
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 前言11
• 1.2 水下焊接技术研究现状11-13
• 1.2.1 水下焊接方法11-13
• 1.2.2 干法水下焊接的现状13
• 1.3 脉冲焊接的研究现状13-17
• 1.3.1 脉冲焊的原理及特点13-14
• 1.3.2 脉冲焊接熔滴过渡研究现状14-16
• 1.3.3 脉冲焊接弧长控制的发展现状16-17
• 1.4 双相不锈钢及其焊接17
• 1.5 焊接电信号分析17-18
• 1.6 本课题的研究意义18-19
• 1.7 本课题研究的主要内容和方法19-20
• 1.8 本章小结20-21
• 第二章 水下干法焊接试验设备与试验方案21-37
• 2.1 水下干法脉冲焊试验系统21-27
• 2.1.1 硬件设计21-23
• 2.1.2 软件设计23-27
• 2.2 电信号稳定性指标27-30
• 2.3 焊缝几何尺寸指标30-31
• 2.4 响应曲面法31-36
• 2.4.1 响应曲面法原理31-32
• 2.4.2 基于响应曲面法的水下焊接试验设计32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 双相不锈钢水下干法脉冲焊接参数优化37-48
• 3.1 水下干法脉冲焊接试验参数预匹配37-41
• 3.2 电流稳定系数与焊缝质量的关系41-43
• 3.3 水下干法脉冲焊电流与送丝速度匹配关系43-46
• 3.4 不同水深对焊接电信号稳定性的影响46-47
• 3.5 双相不锈钢药芯焊丝水下干法脉冲焊接试验47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 双相不锈钢水下干法脉冲焊接电信号稳定性研究48-60
• 4.1 水下干法药芯焊丝脉冲焊接电信号稳定性响应曲面建模48-50
• 4.2 回归方程显著性检验与模型验证50-51
• 4.3 单一参数对电信号稳定性的影响51-54
• 4.4 焊接参数交互作用对电信号稳定性的影响54-59
• 4.4.1 平均电流和基值电流对电信号稳定性的影响54-55
• 4.4.2 平均电流和占空比对电信号稳定性的影响55-56
• 4.4.3 脉冲频率和平均电流对电信号稳定性的影响56-57
• 4.4.4 占空比和基值电流对电信号稳定性的影响57-58
• 4.4.5 脉冲频率和基值电流对电信号稳定性的影响58
• 4.4.6 脉冲频率和占空比对电信号稳定性的影响58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 双相不锈钢水下干法脉冲焊接焊缝尺寸的研究60-83
• 5.1 水下脉冲焊焊缝几何尺寸响应曲面建模60-62
• 5.2 回归方程显著性检验与模型验证62-63
• 5.3 单一参数对焊缝几何尺寸的影响63-70
• 5.3.1 单一参数对熔深的影响64-66
• 5.3.2 单一参数对熔宽的影响66-69
• 5.3.3 单一参数对余高的影响69-70
• 5.4 焊接参数的交互用对焊缝成形尺寸的影响70-82
• 5.4.1 平均电流和基值电流对熔深、余高和熔宽的影响70-71
• 5.4.2 平均电流和占空比对熔深、余高和熔宽的影响71-75
• 5.4.3 平均电流和脉冲频率对熔深、余高和熔宽的影响75-77
• 5.4.4 基值电流和占空比对熔深、余高和熔宽的影响77-79
• 5.4.5 基值电流和脉冲频率对熔深、余高和熔宽的影响79
• 5.4.6 占空比和脉冲频率对熔深、余高和熔宽的影响79-82
• 5.5 本章小结82-83
• 结论及展望83-85
• 参考文献85-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛家祥,李海宝,张丽玲,易志平;弧焊过程电信号的频谱分析[J];电焊机;2005年08期

2 王振民;黄石生;董飞;薛家祥;;GMAW-P焊后中值脉冲波形控制工艺[J];电焊机;2007年01期

3 聂晶;石s，

本文编号：630030