基于汉诺威分析仪的熔化极电弧焊熔滴过渡形态研究

发布时间：2017-05-07 06:03

  本文关键词：基于汉诺威分析仪的熔化极电弧焊熔滴过渡形态研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：CO2气体保护焊作为一种熔化极电弧焊法,被普遍应用在现代生产和工程中;埋弧焊具有焊接质量好、生产效率高、劳动条件好等优点,被广泛应用于造船业、容器制造业及管道的焊接中。随着现代工业的不断发展,对于焊接质量的要求越来越高,因此对于焊接过程电弧稳定性的研究,尤其是熔滴过渡的研究具有重大意义。论文主要以CO2气体保护焊和埋弧自动焊为代表,采用汉诺威质量分析仪对时时刻刻都在发生变化的焊接电压、电流信号进行采集,分析其熔滴过渡的形态。针对CO2气体保护焊在采用汉诺威采集电信号之外,还利用奥林巴斯I-SPEEDTR高速摄影机将整个焊接过程进行摄像记录,通过分析汉诺威记录电信号图像探讨电弧燃烧稳定情况及熔滴完成过渡的形式,同时结合高速摄影拍摄其真实的熔滴的长大及完成过渡的整个过程较准确地判断熔滴的过渡形态;而对于埋弧自动焊由于其焊接过程的特殊性,在利用汉诺威采集电信号之外,只能通过数字模拟的手段来探讨其熔滴过渡形态;综合分析之后得出结论:CO2气体保护焊焊接过程熔滴过渡形式主要存在两种:短路过渡、大滴状排斥过渡;短路过渡发生在电参数(电压、电流)值都较小的情况下,大滴状排斥过渡发生在电压、电流值都较大情况下;埋弧自动焊焊接过程电弧较稳定,几乎没有不稳定的短路现象发生,熔滴过渡也较稳定均为细小颗粒状的渣壁过渡。本课题研究了CO2气体保护焊和埋弧自动焊的熔滴过渡形态及电弧稳定性,为改善焊接工艺和提高焊接质量提供了实验基础和理论依据;对CO2气体保护焊及埋弧自动焊的发展及应用前景具有重要意义。
【关键词】：熔化极电弧焊 电信号 熔滴过渡 电弧稳定性
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG44
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-20
• 1.1 概述10-11
• 1.2 课题研究的背景及意义11-13
• 1.2.1 CO_2焊的发展及应用现状11
• 1.2.2 埋弧焊发展及应用现状11-13
• 1.3 熔滴过渡在国内外的研究现状13-15
• 1.4 现状分析15-16
• 1.5 焊接信息化研究现状16-17
• 1.5.1 汉诺威分析仪在焊接信息化方面的应用16-17
• 1.5.2 高速摄影在焊接领域的应用17
• 1.6 FLUENT软件简介17-19
• 1.6.1 FLUENT软件包的组成18-19
• 1.7 本课题研究的主要内容19-20
• 第二章 熔滴过渡理论20-26
• 2.1 熔滴过渡的主要形式20-22
• 2.1.1 自由过渡20-21
• 2.1.2 短路过渡21
• 2.1.3 渣壁过渡21-22
• 2.2 熔滴过渡的相关理论研究22-25
• 2.2.1 静力学平衡理论22-24
• 2.2.2“质量—弹簧”理论24
• 2.2.3 能量最小原理24-25
• 2.2.4 收缩不平衡理论25
• 2.2.5 流体动力学VOF（Volume Of Fluids）理论25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 埋弧焊熔滴过渡数学模型的建立26-33
• 3.1 数学模型的建立26-27
• 3.2 基本假设27
• 3.3 基本力的控制方程27-30
• 3.3.1 重力及重力势能控制方程27
• 3.3.2 电磁力控制方程27-29
• 3.3.3 表面张力控制方程29-30
• 3.4 自由界面追踪30-32
• 3.4.1 连续性方程31
• 3.4.2 动量方程31
• 3.4.3 能量方程31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 模型的求解与结果讨论33-41
• 4.1 边界条件的设置33-34
• 4.2 求解过程的基本设置34-35
• 4.3 固定的工艺参数35-37
• 4.4 程序的编译加载37
• 4.5 模拟结果与讨论37-40
• 4.5.1 埋弧焊熔滴过渡形态模拟结果的探讨37
• 4.5.2 埋弧焊焊接过程熔滴质量随时间变化的分析37-38
• 4.5.3 埋弧焊焊接过程熔滴过渡形态分析38-40
• 4.6 本章小结40-41
• 第五章 试验方法及试验条件41-45
• 5.1 用汉诺威质量分析仪分析测试焊接电参数41-42
• 5.2 用高速摄影技术观测CO_2气体保护焊熔滴过渡形态42-43
• 5.3 试验用焊接材料及焊接设备43-44
• 5.3.1 焊接材料43
• 5.3.2 焊接设备43-44
• 5.4 本章小结44-45
• 第六章 焊接电信号对焊接电弧稳定性的影响45-54
• 6.1 CO_2气体保护焊与埋弧焊焊接电参数的测试及其特征对比分析45-49
• 6.1.1 CO_2气体保护焊与埋弧焊电弧电压、焊接电流波形对比分析45-46
• 6.1.2 CO_2气体保护焊与埋弧焊短路时间T1的分析46-47
• 6.1.3 CO_2气体保护焊与埋弧焊电弧电压概率密度分析47-48
• 6.1.4 CO_2气体保护焊与埋弧焊焊接电流概率密度分析48-49
• 6.2 焊接电参数散点图分析49-50
• 6.3 U-I图分析50-53
• 6.3.1 U-I图原理50-51
• 6.3.2 试验结果U-I图分析51-53
• 6.4 本章小结53-54
• 第七章 试验与模拟结果分析54-59
• 7.1 CO_2气体保护焊熔滴过渡分析54-57
• 7.1.1 较低电压、电流参数下CO_2气体保护焊熔滴过渡形态54-55
• 7.1.2 较高电压、电流参数下CO_2气体保护焊熔滴过渡形态55-57
• 7.2 CO_2气体保护焊在不同焊接参数下散点图分析57-58
• 7.3 埋弧焊熔滴过渡试验与模拟对比58
• 7.4 本章小结58-59
• 第八章 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66

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