电子束填丝焊接熔化过渡行为及铜/钢焊接研究

发布时间：2024-06-30 06:03

　　本文针对电子束填丝焊接过程,开展了焊丝熔化过渡行为研究,揭示了电子束填丝焊接焊丝过渡与焊缝成形机制。研究了铜/钢异种金属电子束填丝焊接的焊缝成形、接头组织与性能,验证了电子束填丝焊接异种金属的工艺适用性。本文搭建了电子束填丝平台,实现了电子束焊机与送丝机构的耦合与联调,为了更好地揭示电子束填丝焊过程中的焊丝熔化过渡行为,建立了CCD视觉传感系统,实现了对焊接过程的采集。电子束填丝焊相比于电子束自熔焊由于焊丝的引入而变得更加复杂,首先对新引入的工艺变量如填丝方位、送丝角度与送丝速度对焊接过程的影响进行了研究。研究表明采用前置填丝方位可以保证焊接过程的稳定与填丝精度。随送丝角度的增加,熔深逐渐增大。送丝角度为60°是本试验平台最为理想的送丝角度。而送丝速度的选取则需要与焊接速度与束流进行匹配。研究结果也表明丝束空间位向关系会影响焊缝成形。进而对不同丝束空间位向关系对焊缝成形的影响进行了研究。结果表明不同丝束空间位向关系下熔深由深至浅的顺序为自熔焊、丝束分离、丝束部分相交、丝遮挡束和非接触过渡丝束关系;而非接触过渡丝束关系的熔宽最窄;余高从高到低的顺序为非接触过渡丝束关系、丝遮挡束、丝束分离...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的与意义
    1.2 填丝焊技术研究现状
        1.2.1 激光填丝焊
        1.2.2 电弧填丝焊
        1.2.3 复合热源填丝焊
        1.2.4 电子束填丝堆焊
        1.2.5 填丝焊小结
    1.3 CCD视觉传感的研究现状
        1.3.1 温度在线监测
        1.3.2 缺陷在线预测
        1.3.3 焊缝跟踪
    1.4 填丝焊焊丝熔化过渡行为研究现状
        1.4.1 熔滴过渡行为现状
        1.4.2 熔滴过渡小结
    1.5 铜/钢异种金属焊接的研究现状
        1.5.1 铜/钢的焊接性
        1.5.2 铜/钢焊接研究现状
    1.6 异种金属接头残余应力研究现状
    1.7 本文的主要研究内容
第2章 电子束填丝试验系统与研究方法
    2.1 引言
    2.2 试验设备及填丝平台
        2.2.1 真空电子束焊机
        2.2.2 送丝系统的搭建
        2.2.3 焊接喷嘴的设计与制作
        2.2.4 CCD视觉传感系统的搭建
    2.3 试验材料及分析方法
        2.3.1 试验材料
        2.3.2 分析方法
    2.4 本章小结
第3章 电子束填丝焊工艺对焊缝成形的影响
    3.1 引言
    3.2 焊接工艺对焊缝成形的影响
        3.2.1 填丝方位对焊缝成形的影响
        3.2.2 填丝角度对焊缝成形的影响
        3.2.3 束流、焊接速度与送丝速度匹配对焊缝成形的影响
    3.3 丝束空间位向关系对焊缝成形的影响
        3.3.1 丝束空间位向关系的标定
        3.3.2 不同丝束位向关系的焊接特征分析
        3.3.3 不同丝束关系对焊缝成形的影响
    3.4 本章小结
第4章 电子束填丝焊接熔化过渡行为研究
    4.1 引言
    4.2 非接触下的焊丝熔化过渡行为研究
        4.2.1 非接触过渡熔滴临界尺寸的理论计算
        4.2.2 非接触过渡试验及焊缝成形研究
        4.2.3 非接触过渡物理过程分析
        4.2.4 金属蒸气对焊接能量的影响
    4.3 接触过渡下的焊丝熔化过渡行为研究
        4.3.1 丝束分离时焊丝熔化过渡行为研究
        4.3.2 丝束部分相交时焊丝熔化过渡行为研究
        4.3.3 丝遮挡束时焊丝熔化过渡行为研究
        4.3.4 不同过渡形式焊缝形貌对比分析
    4.4 填丝对焊缝成分均匀化影响
        4.4.1 工艺参数选择
        4.4.2 不同束流下焊缝成分均匀化研究
    4.5 铜/钢电子束填铜焊丝焊接的最佳过渡方式
    4.6 本章小结
第5章 铜/钢电子束填丝焊接头成形及组织性能研究
    5.1 引言
    5.2 铜/钢电子束自熔焊
    5.3 铜/钢电子束填丝焊成形研究
    5.4 铜/钢电子束填丝焊接头组织性能研究
        5.4.1 铜/钢电子束填丝焊接头组织研究
        5.4.2 铜/钢电子束填丝焊接头性能研究
    5.5 铜侧热影响区组织对接头性能的影响
        5.5.1 工艺试验
        5.5.2 铜侧热影响区宽度及晶粒平均面积测量
        5.5.3 结果分析
    5.6 电子束填丝焊间隙适应性研究
    5.7 本章小结
第6章 铜/钢电子束填丝焊接头应力缓和研究
    6.1 引言
    6.2 填丝焊与自熔焊模型建立
        6.2.1 焊接过程有限元模型
        6.2.2 材料热物理性能参数
        6.2.3 工艺试验
        6.2.4 残余应力测量
    6.3 接头温度场与残余应力场分析
        6.3.1 焊接过程温度监测及温度场分析
        6.3.2 残余应力场分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3998495