高气压环境下脉冲MIG焊脉冲波形对电弧的影响及其控制

发布时间：2017-09-11 09:18

  本文关键词：高气压环境下脉冲MIG焊脉冲波形对电弧的影响及其控制

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【摘要】：随着海洋油气开发时代的到来,海洋平台及其金属结构物和海底管道的破损维修越来越重要,焊接维修是一种质量最高的修复方法。在浅海,一般的湿式焊接或者局部干法焊接就能够满足维修的要求,但是随着水深的增加和焊接质量的要求越来越高,干式高压焊接就表现出了越来越大的优势。干式高压焊接的方法有很多,其中的脉冲MIG焊接由于其广泛的调节参数和对焊接电弧及熔滴过渡的更好地控制能力表现出了很大的研究空间。本文以脉冲MIG焊接电弧和熔滴过渡为主要研究对象,首先探索了高气压环境对焊接电弧和熔滴过渡的稳定性影响规律,再针对脉冲波形控制对焊接电弧和熔滴过渡的稳定性进行了详细的研究。高气压环境下,随着压力的增加电弧被明显压缩,电弧形状和尺寸发生很大变化,稳定性越来越差,同时压力环境熔滴过渡也有很大影响。压力的增加使常压下的一脉一滴的射流过渡形式发生了改变,高压环境下除了原有的射滴过渡形式之外,还存在着短路过渡、大滴过渡甚至是排斥过渡等不稳定过渡形式,致使焊接质量较差。分析可知,主要是因为前期能量损失使电弧燃烧过程不稳定和熔滴过渡过程中受力发生了变化所致。针对上述的不稳定现象,文章从几个主要的脉冲参数(脉冲频率、脉冲峰值电流、脉冲基值电流、脉冲上升沿斜率和脉冲下降沿斜率)考虑,研究上述几个脉冲参数的优化对焊接稳定性的影响规律。实验证实,脉冲频率、脉冲峰值电流和脉冲基值电流的优化都能够在一定程度上弥补高气压环境对焊接电弧的能量损失,对熔滴过渡的稳定性也有很大影响。但是相比之下,脉冲上升沿斜率和脉冲下降沿斜率对焊接稳定性影响不大。掌握了各个脉冲参数对焊接过程的影响规律,本文又通过正交试验的方法将上述影响作用较大的因素(包括脉冲频率、脉冲峰值电流和脉冲基值电流)进行了优化匹配。通过详细分析和对比,得出了与不同的压力环境相匹配的最优脉冲参数组合。本研究为高气压环境下的稳定焊接提供了可靠地技术保障,具有良好的研究意义和工程应用前景。
【关键词】：高气压环境 脉冲MIG焊接 脉冲参数 脉冲频率 脉冲峰值电流 脉冲基值电流 焊接电弧 熔滴过渡
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG444.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题背景和研究意义11-13
• 1.2 高压干式焊接研究现状13-18
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-18
• 1.3 课题的主要研究内容18-21
• 第二章 高压焊接试验系统21-27
• 2.1 高压焊接试验舱21-22
• 2.2 焊接电源和工作平台22-23
• 2.3 数据采集系统23-25
• 2.3.1 电信号采集系统23-24
• 2.3.2 高速摄像信号采集系统24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 高压环境对电弧和熔滴过渡的影响27-53
• 3.1 高压环境下焊接不稳定现象27-28
• 3.2 高压环境下焊接电信号采集与分析28-35
• 3.2.1 高压环境下的电流电压波形图29-31
• 3.2.2 高压环境下的U-I相图31-32
• 3.2.3 高压环境下的功率密度图32-35
• 3.3 高压环境下电弧燃烧和熔滴过渡过程研究35-51
• 3.3.1 电弧受力和形态研究35-42
• 3.3.2 熔滴过渡稳定性研究42-51
• 3.4 本章总结51-53
• 第四章 脉冲波形优化对高压焊接稳定性影响53-81
• 4.1 脉冲频率优化对焊接稳定性影响53-59
• 4.1.1 典型压力环境下脉冲频率优化后的电信号55-56
• 4.1.2 典型压力环境下脉冲频率优化后的电弧和熔滴稳定性56-58
• 4.1.3 不同压力环境下脉冲频率优化总结58-59
• 4.2 脉冲峰值电流优化对焊接稳定性影响59-65
• 4.2.1 典型压力环境下脉冲峰值电流优化后的电信号61-63
• 4.2.2 典型压力环境下脉冲峰值电流优化后的电弧和熔滴稳定性63-65
• 4.2.3 不同压力环境下脉冲峰值电流优化总结65
• 4.3 脉冲基值电流优化对焊接稳定性影响65-72
• 4.3.1 典型压力环境下脉冲基值电流优化后的电信号67-69
• 4.3.2 典型压力环境下脉冲基值电流优化后的电弧和熔滴稳定性69-71
• 4.3.3 不同压力环境下脉冲基值电流优化总结71-72
• 4.4 脉冲上升沿和下降沿斜率对焊接稳定性影响72-73
• 4.5 脉冲参数优化匹配对焊接过程的改善73-79
• 4.5.1 正交试验设计73-75
• 4.5.2 正交试验结果75-79
• 4.6 本章总结79-81
• 第五章 总结和展望81-83
• 5.1 全文总结81-82
• 5.2 工作展望82-83
• 参考 文献83-87
• 致谢87-88
• 研究成果及发表的学术论文88-89
• 作者及导师简介89

【参考文献】

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1 陈家庆,焦向东,赵增慧,赵杰,周灿丰,房晓明,章怡圣;高压焊接试验舱的设计及其关键问题研究[J];石油矿场机械;2004年03期

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本文编号：829875