磁控焊接电弧行为及焊缝成形机理的研究

发布时间：2017-08-23 10:28

  本文关键词：磁控焊接电弧行为及焊缝成形机理的研究

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【摘要】：本文试图通过磁控的方法来解决一直制约着CO_2焊发展的两个主要的缺陷问题,一是飞溅率大,二是焊缝成形性差。将外加纵向电磁场引入到焊接中,分别测定了外加纵向电磁场对CO_2焊的电弧行为、熔滴过渡行为以及焊缝成形性的影响规律。论文最终从电弧形态,熔滴受力的角度揭示了外加纵向电磁场对于减少CO_2焊飞溅率,改善焊缝成形性的机理。为磁控技术在焊接中的应用提供了一些参考价值。在不同的磁场强度以及不同的磁场频率作用下,首先通过高速摄像技术观察焊接电弧的形态,并建立电弧的受力模型以揭示电弧形态变化的原理。接着测定熔滴的飞溅率,熔滴在燃弧期、短路期间的过渡时间及过渡频率,并分别建立熔滴在燃弧期、短路期间的受力模型,从熔滴的受力角度揭示了熔滴过渡时间减少,过渡频率提高的原因。最后测定了外加纵向电磁场作用下的焊缝的熔深熔宽的变化以及焊缝力学性能的改善。结果表明:在磁场参数为1A50Hz时,焊接电弧由最初的锥形变成了钟罩形,并且按照一定的方向旋转,增加了焊接电弧的刚度及稳定性;继续增大磁场强度,电弧变得不稳地,半径缩小;在磁场参数为1A50Hz时,磁控方法可以有效缩短熔滴在燃弧期、短路期间的过渡时间,提高熔滴的过渡频率,将焊接中的飞溅现象明显降低。继续增大磁场的强度,磁场对减轻熔滴飞溅的作用效果开始下降;最后外加磁场会增加焊缝的熔宽及熔深,同时会对熔滴产生一定的搅拌及冲刷的作用,它可以促进晶体的形核,细化晶粒,均匀组织,减少肢晶形成,在宏观表现上提高了焊缝的力学性能,提升焊接质量。
【关键词】：纵向电磁场 飞溅率 过渡频率 焊缝成形
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG444.73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景及意义9-20
• 1.1.1 CO_2焊发展历史及现状9
• 1.1.2 CO_2焊飞溅及焊缝成形问题的研究9-20
• 1.2 课题的研究意义20-21
• 1.3 课题的研究内容21-22
• 第2章 实验材料、设备及方法22-28
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验装置组成22
• 2.3 磁场发生设备22-23
• 2.4 磁头的设计23-24
• 2.4.1 套筒的材料及尺寸设计23-24
• 2.4.2 螺线圈的材料的选取24
• 2.5 焊机及送丝机构24-25
• 2.6 高速摄像装置25-26
• 2.7 TIG焊电弧压力测试装置26-28
• 第3章 外加纵向磁场对焊接电弧行为的影响28-43
• 3.1 实验方法及过程28
• 3.2 外加纵向磁场下CO_2焊接电弧行为特点28-35
• 3.2.1 磁场强度对CO_2焊接电弧形态的影响28-31
• 3.2.2 磁场频率对CO_2焊接电弧形态的影响31-35
• 3.3 外加纵向磁场下TIG焊接电弧行为特点35-39
• 3.3.1 焊接电流对TIG焊电弧压力的影响35-36
• 3.3.2 磁场强度的TIG焊电弧压力的影响36
• 3.3.3 磁场强度对TIG焊电弧形态的影响36-37
• 3.3.4 磁场频率的TIG焊电弧形态的影响37-39
• 3.4 外加电磁场对焊接电弧的作用机理39-43
• 第4章 外加纵向磁场对熔滴过渡的影响43-57
• 4.1 纵向磁场对焊接中飞溅率的影响43-48
• 4.1.1 飞溅产生的机理43
• 4.1.2 飞溅率的测量方法43-44
• 4.1.3 飞溅率实验的实验结果44-46
• 4.1.4 实验分析46-48
• 4.2 熔滴过渡频率的影响因素48-51
• 4.2.1 磁场频率对熔滴过渡频率的影响49-51
• 4.3 熔滴过渡的形态及轨迹的研究51-57
• 4.3.1 中等电流下，，不同磁场强度对熔滴过渡的影响51-54
• 4.3.2 大电流下，不同磁场强度对熔滴过渡的影响54-57
• 第5章 外加纵向磁场对焊缝成形性的影响57-62
• 5.1 纵向磁场对CO_2焊缝宏观形貌的影响57-58
• 5.2 纵向磁场对CO_2焊缝熔宽及熔深的影响58-60
• 5.3 纵向磁场对CO_2焊缝力学性能的影响60-62
• 第6章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：724511