焊剂片约束电弧焊接高强钢三明治板工艺方法及机理研究
发布时间：2021-07-28 05:22
在中国制造2025战略的要求下,如何通过材料的革新使高速载具轻量化成为重要议题。高强钢三明治板因其具有比强度高、比高度大、吸能性好的优点,为高速载具轻量化提供了极具潜力的解决方案。如何有效连接芯板与面板一直是金属三明治板加工过程的首要难题。为弥补激光焊高强钢三明治板T型接头焊缝宽度,根部存在明显间隙的缺陷,本文提出一种新的焊接方法,焊剂片约束电弧焊（FBCA）方法,用来加工制造高强钢三明治板。针对FBCA焊接T形接头过程中的焊剂片约束机理、电弧行为、熔滴过渡特性和电弧稳定性的问题,本文搭建了一套完整的FBCA焊接T形接头设备平台以及采集电弧行为的高速摄像系统和采集焊接过程中电信号的实时电流-电压采集系统。系统地研究了FBCA焊接T形接头的方法及设备,超窄间隙焊道内焊剂片对电弧的约束机理,不同工艺下FBCA焊接T形接头过程中的焊缝成形机理,不同工艺对FBCA焊接T形接头电弧行为的影响规律,不同工艺对FBCA焊接T形接头熔滴过渡特性及其电弧稳定性问题。并对最优工艺下的FBCA焊接T形接头焊缝的显微硬度,微观组织和力学性能进行了系统研究,最后提出了FBCA焊接高强钢三明治板的设备方法,论证了...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光焊三明治板及其接头焊剂片约束电弧理论，最早由朱亮等人提出，用来进行超窄间隙焊接
渡过程及机理与超窄间隙气保焊焊接和焊剂片约束下的厚板超窄间隙焊接有着本质区别。3.使用设备与控制技术不同：FBCA采用单道“电弧压缩+根部强制成形”的思路搭建焊接机器人设备和相应的工艺参数，与焊剂片约束下的厚板超窄间隙焊接本质不同。因此，FBCA焊接工艺选择和电弧约束机理与焊剂片约束电弧超窄间隙焊接不尽相同，是一种全新的焊接工艺方法，有必要进一步对FBCA焊接T形接头的工艺参数及其不同工艺下FBCA焊接机理进行研究，最终为焊剂片约束电弧焊（FBCA）方法用于高强钢三明治板的制造提供工艺基础和理论依据。图1.2焊剂片约束电弧（FBCA）焊接高强钢三明治板T形接头接头形式
焊剂片约束电弧焊接高强钢三明治板方法及机理研究8弧焊高强钢三明治板T形接头的坡口形式又与超窄间隙焊接的坡口相似，因此对焊剂片约束电弧焊的焊接方法机理的研究也将丰富窄间隙焊接的理论，有必要关注窄间隙焊接技术的研究现状。窄间隙焊接的工艺研究可以为开发焊剂片约束电弧焊三明治板T形接头提供基础工艺支持，同时，窄间隙焊接中所提出的克服电弧攀升，稳定电弧，提高侧壁熔深的方法也可以为同样在窄间隙焊道内施焊的焊剂片约束电弧焊方法提供理论研究的依据。图1.4不同方法焊接效率的比较早在1963年，美国Battelle研究所就提出了窄间隙焊接（NarrowGapWelding，简称NGW）的概念。在大厚板焊接领域，相较传统焊接方法，窄间隙焊接方法是在焊道间距通常小于30mm（10mm以下为超窄间隙焊接）的基础上，采用不另开坡口的U型或I型对接坡口形式，，直接在焊道内进行多道焊的焊接方法[94-96]。相较传统焊接方法而言，窄间隙焊接技术最大优势是超高的焊接效率，各种方法焊接效率如图1.4所示。相较其他焊接效率高的焊接方法而言（电渣焊，埋弧焊等），窄间隙GMAW焊接又具有显著的低热输入，低焊接设备成本，良好的焊接热影响区性能，可实现全位置焊接和抗应力腐蚀性能等优点[97-98]。因此，直到今天，窄间隙焊接技术仍然是各国焊接学者的研究重点之一，甚至成为大型构件加工能力的标志之一。自窄间隙GMAW焊接技术问世以来，立刻引起了日本学者的兴趣，最早在1966年就启动了相关的研究，并到今天为止，基于其扎实的电弧物理基础，日本在窄间隙焊接领域一直保持着领先地位。其在窄间隙焊接领域，不仅研制窄间隙焊接的成套设备，专门出版针对窄间隙焊接技术的教材，制定窄间隙焊接技术的相应标准，而且积极推广窄间隙焊接技术在锅炉，核电等设备上
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金三丝双脉冲MIG焊熔滴过渡及电信号分析[J]. 王鹏,李桓,于福盛,朱春沅,高莹. 焊接学报. 2018(10)
[2]超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为[J]. 范成磊,姚庆泰,谢伟峰,庄小威,杨春利,林三宝. 焊接学报. 2017(11)
[3]厚板窄间隙磁控电弧TIG焊接自动控制系统设计[J]. 贾传宝,杜永鹏,武传松,袁新. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[4]TC4钛合金激光窄间隙焊接工艺与组织特征研究[J]. 王翔宇,巩水利,杨璟,芦伟,单飞虎. 航空制造技术. 2016(Z2)
[5]坡口宽度对超窄间隙焊接电弧特性的影响[J]. 龚练,朱亮,杨韬君. 兰州理工大学学报. 2016(04)
[6]基于电流样本熵的脉冲MIG焊稳定性评定[J]. 谢煌生,傅智河,王悦新,徐敏,薛家祥. 焊接学报. 2015(10)
[7]铝合金变极性TIG焊接电弧行为[J]. 韩永全,张世全,庞世刚,洪海涛. 焊接学报. 2015(09)
[8]窄间隙焊接接头断裂力学参量J积分数值计算[J]. 谭龙,张建勋,张从平. 焊接学报. 2014(05)
[9]水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性[J]. 石永华,郑泽培,黄晋. 焊接学报. 2012(10)
[10]用于多种夹层板等效的有限元分析法[J]. 冯正义,王伊卿,陈旭,周晶,郭善光,赵万华. 应用力学学报. 2012(03)
博士论文
[1]钢轨超窄间隙焊接熔池形成及接头性能研究[D]. 龚练.兰州理工大学 2017
[2]激光焊接全钢三明治结构板的力学行为研究及结构设计[D]. 蒋小霞.兰州理工大学 2014
[3]10Ni5CrMoV钢旋转电弧NG-GMAW稳定性与物理冶金研究[D]. 丁敏.上海交通大学 2011
[4]旋转电弧窄间隙横向焊接熔池行为与控制研究[D]. 郭宁.哈尔滨工业大学 2009
[5]方形蜂窝夹层结构振动与冲击响应分析[D]. 刘均.华中科技大学 2009
[6]基于现代设计理论的车身结构设计方法研究[D]. 石琴.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]缆式焊丝窄间隙焊接技术研究[D]. 张正栋.江苏科技大学 2018
[2]窄间隙双丝GMAW三元保护气成分优化[D]. 季相儒.哈尔滨工业大学 2017
[3]旋转电弧窄间隙横向MAG焊工艺的研究[D]. 张亚奇.哈尔滨工业大学 2008
[4]蜂窝夹层结构非线性振动研究[D]. 祝涛.上海交通大学 2007
本文编号：3307304
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光焊三明治板及其接头焊剂片约束电弧理论，最早由朱亮等人提出，用来进行超窄间隙焊接
渡过程及机理与超窄间隙气保焊焊接和焊剂片约束下的厚板超窄间隙焊接有着本质区别。3.使用设备与控制技术不同：FBCA采用单道“电弧压缩+根部强制成形”的思路搭建焊接机器人设备和相应的工艺参数，与焊剂片约束下的厚板超窄间隙焊接本质不同。因此，FBCA焊接工艺选择和电弧约束机理与焊剂片约束电弧超窄间隙焊接不尽相同，是一种全新的焊接工艺方法，有必要进一步对FBCA焊接T形接头的工艺参数及其不同工艺下FBCA焊接机理进行研究，最终为焊剂片约束电弧焊（FBCA）方法用于高强钢三明治板的制造提供工艺基础和理论依据。图1.2焊剂片约束电弧（FBCA）焊接高强钢三明治板T形接头接头形式
焊剂片约束电弧焊接高强钢三明治板方法及机理研究8弧焊高强钢三明治板T形接头的坡口形式又与超窄间隙焊接的坡口相似，因此对焊剂片约束电弧焊的焊接方法机理的研究也将丰富窄间隙焊接的理论，有必要关注窄间隙焊接技术的研究现状。窄间隙焊接的工艺研究可以为开发焊剂片约束电弧焊三明治板T形接头提供基础工艺支持，同时，窄间隙焊接中所提出的克服电弧攀升，稳定电弧，提高侧壁熔深的方法也可以为同样在窄间隙焊道内施焊的焊剂片约束电弧焊方法提供理论研究的依据。图1.4不同方法焊接效率的比较早在1963年，美国Battelle研究所就提出了窄间隙焊接（NarrowGapWelding，简称NGW）的概念。在大厚板焊接领域，相较传统焊接方法，窄间隙焊接方法是在焊道间距通常小于30mm（10mm以下为超窄间隙焊接）的基础上，采用不另开坡口的U型或I型对接坡口形式，，直接在焊道内进行多道焊的焊接方法[94-96]。相较传统焊接方法而言，窄间隙焊接技术最大优势是超高的焊接效率，各种方法焊接效率如图1.4所示。相较其他焊接效率高的焊接方法而言（电渣焊，埋弧焊等），窄间隙GMAW焊接又具有显著的低热输入，低焊接设备成本，良好的焊接热影响区性能，可实现全位置焊接和抗应力腐蚀性能等优点[97-98]。因此，直到今天，窄间隙焊接技术仍然是各国焊接学者的研究重点之一，甚至成为大型构件加工能力的标志之一。自窄间隙GMAW焊接技术问世以来，立刻引起了日本学者的兴趣，最早在1966年就启动了相关的研究，并到今天为止，基于其扎实的电弧物理基础，日本在窄间隙焊接领域一直保持着领先地位。其在窄间隙焊接领域，不仅研制窄间隙焊接的成套设备，专门出版针对窄间隙焊接技术的教材，制定窄间隙焊接技术的相应标准，而且积极推广窄间隙焊接技术在锅炉，核电等设备上
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金三丝双脉冲MIG焊熔滴过渡及电信号分析[J]. 王鹏,李桓,于福盛,朱春沅,高莹. 焊接学报. 2018(10)
[2]超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为[J]. 范成磊,姚庆泰,谢伟峰,庄小威,杨春利,林三宝. 焊接学报. 2017(11)
[3]厚板窄间隙磁控电弧TIG焊接自动控制系统设计[J]. 贾传宝,杜永鹏,武传松,袁新. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[4]TC4钛合金激光窄间隙焊接工艺与组织特征研究[J]. 王翔宇,巩水利,杨璟,芦伟,单飞虎. 航空制造技术. 2016(Z2)
[5]坡口宽度对超窄间隙焊接电弧特性的影响[J]. 龚练,朱亮,杨韬君. 兰州理工大学学报. 2016(04)
[6]基于电流样本熵的脉冲MIG焊稳定性评定[J]. 谢煌生,傅智河,王悦新,徐敏,薛家祥. 焊接学报. 2015(10)
[7]铝合金变极性TIG焊接电弧行为[J]. 韩永全,张世全,庞世刚,洪海涛. 焊接学报. 2015(09)
[8]窄间隙焊接接头断裂力学参量J积分数值计算[J]. 谭龙,张建勋,张从平. 焊接学报. 2014(05)
[9]水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性[J]. 石永华,郑泽培,黄晋. 焊接学报. 2012(10)
[10]用于多种夹层板等效的有限元分析法[J]. 冯正义,王伊卿,陈旭,周晶,郭善光,赵万华. 应用力学学报. 2012(03)
博士论文
[1]钢轨超窄间隙焊接熔池形成及接头性能研究[D]. 龚练.兰州理工大学 2017
[2]激光焊接全钢三明治结构板的力学行为研究及结构设计[D]. 蒋小霞.兰州理工大学 2014
[3]10Ni5CrMoV钢旋转电弧NG-GMAW稳定性与物理冶金研究[D]. 丁敏.上海交通大学 2011
[4]旋转电弧窄间隙横向焊接熔池行为与控制研究[D]. 郭宁.哈尔滨工业大学 2009
[5]方形蜂窝夹层结构振动与冲击响应分析[D]. 刘均.华中科技大学 2009
[6]基于现代设计理论的车身结构设计方法研究[D]. 石琴.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]缆式焊丝窄间隙焊接技术研究[D]. 张正栋.江苏科技大学 2018
[2]窄间隙双丝GMAW三元保护气成分优化[D]. 季相儒.哈尔滨工业大学 2017
[3]旋转电弧窄间隙横向MAG焊工艺的研究[D]. 张亚奇.哈尔滨工业大学 2008
[4]蜂窝夹层结构非线性振动研究[D]. 祝涛.上海交通大学 2007
本文编号：3307304
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3307304.html
