磁控CO2焊短路过渡焊缝成形机理的研究

论文摘要

电磁作用焊接技术是近年来日益完善起来的一种新型的焊接技术，应用领域也逐渐广泛。电弧是由带正、负电荷的离子和电子等组成的等离子体，具有磁场的可作用性、电准中性和导电性等特点，因此通过施加外加磁场可以控制焊接电弧的形态；同时也对处在电弧当中的熔滴过渡过程产生影响；可以细化一次组织，减小偏析，改变晶粒的结晶方向，降低焊接残余应力，还能有效地提高焊缝的力学性能，降低裂纹、气孔等缺陷的敏感性。因此加入适当的磁场可以改善焊接接头的质量。基于此，本文对外加纵向磁场作用下的CO2焊进行了探究。以低碳钢Q235为试验对象，在不同焊接工艺参数下进行了外加纵向磁场的CO2焊接对比试验，改变外加纵向磁场的大小。本文借助于先进的弧焊过程高速视频动态监测手段，监测外加纵向磁场作用下CO2焊接电弧行为和熔滴短路过渡行为，借助于汉诺威焊接质量分析仪采集焊接电流和电弧电压实时值，研究了外加纵向磁场对电弧行为、对熔滴短路过渡频率和熔滴短路过渡形态的影响规律；探讨了外加纵向磁场作用焊缝成形的机理，为研究外加磁场作用CO2焊短路过渡机理提供了坚实的理论依据。试验结果表明，在一定的焊接规范下，外加纵向磁场对CO2焊短路过渡过程中的焊接电弧，熔滴过渡和焊缝成形有一定的影响；在本试验的焊接工艺参数下，当励磁电流为0A-0.5A时，电弧外形逐渐扩张，短路过渡频率呈增大趋势，当励磁电流为0.5A-1.5A时，电弧外形逐渐收缩，短路过渡频率逐渐减小；在外加纵向磁场的作用下，熔深先增大后减小，熔宽先增加后减小，余高略有增加后减小。在本试验的焊接工艺参数下，有一最佳磁场参数，即当励磁电流为0.5A时，电弧外观有明显地扩张且呈钟罩形，短路过渡频率最大，熔深最大，熔宽、余高适中，焊缝成形最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 电磁作用焊接技术的国内外研究现状
• 1.2.1 电磁作用焊接技术的特点
• 1.2.2 磁场作用焊接电弧的研究
• 1.2.3 磁场作用熔滴过渡的研究
• 1.2.4 磁场作用焊缝溶池金属的研究
• 1.3 课题主要研究内容
• 2焊的试验系统'>第2章 外加磁场作用下CO₂焊的试验系统
• 2.1 试验系统
• 2.2 磁场发生装置
• 2.2.1 励磁电源
• 2.2.2 励磁线圈
• 2.2.3 磁场强度的测量
• 2气体保护焊电源'>2.3 CO₂气体保护焊电源
• 2.4 弧焊过程高速视频动态监测系统
• 2.4.1 弧焊过程高速视频动态监测系统光路图
• 2.4.2 弧焊过程高速视频动态监测系统装置
• 2.5 本章小结
• 2焊的电弧特性'>第3章 外加磁场作用下CO₂焊的电弧特性
• 3.1 外加纵向磁场作用下电弧的运动机制
• 3.2 外加纵向磁场对焊接电弧等离子流力的影响
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验结果与分析
• 3.3 正交试验的设计
• 2焊接工艺参数优化'>3.3.1 CO₂焊接工艺参数优化
• 3.3.2 预试验
• 3.3.3 正交试验
• 3.4 外加纵向磁场作用下弧焊过程高速视频动态监测电弧方案
• 2焊电弧形态的影响'>3.5 外加纵向磁场对CO₂焊电弧形态的影响
• 3.5.1 试验方法
• 3.5.2 试验结果与分析
• 2焊焊接电流的影响'>3.6 外加纵向磁场对CO₂焊焊接电流的影响
• 3.6.1 试验方法
• 3.6.2 试验结果与分析
• 3.7 本章小结
• 2焊的熔滴过渡行为'>第4章 外加纵向磁场作用下CO₂焊的熔滴过渡行为
• 4.1 外加纵向磁场下熔滴过渡行为的试验方案
• 2焊熔滴过渡行为的影响'>4.2 外加纵向磁场对CO₂焊熔滴过渡行为的影响
• 2焊短路过渡频率的影响'>4.2.1 外加纵向磁场对CO₂焊短路过渡频率的影响
• 4.2.2 外加纵向磁场对熔滴短路过渡形态的影响
• 4.2.3 外加纵向磁场对短路过渡稳定性的影响
• 4.3 本章小结
• 2焊焊缝成形的影响'>第5章 外加纵向磁场对CO₂焊焊缝成形的影响
• 2焊焊缝成形的影响'>5.1 有无外加纵向磁场对CO₂焊焊缝成形的影响
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 试验结果与分析
• 2焊焊缝成形的影响'>5.2 外加纵向磁场对CO₂焊焊缝成形的影响
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢