Plasma-MIG焊接熔滴过渡及焊缝成形的实验研究

论文摘要

Plasma—MIG焊是利用等离子电弧和MIG电弧在同一个焊枪中燃烧,以获得焊缝熔深和熔宽合理分配,并且具有高的焊接质量和焊接效率的一种先进的焊接方法。本文对Plasma-MIG焊接复合电弧建立了简单模型,用数学描述的方法详细分析了熔滴过渡时的受力情况,对焊枪结构做出了优化改进,并用改进后的焊枪试验分析了Plasma-MIG焊接时的熔滴过渡行为与焊缝成形情况,并与单独使用MIG焊接时的情况作对比。首先,在对Plasma-MIG焊接复合电弧建立了简单模型的基础上,分析了Plasma-MIG焊接时的熔滴受力情况。分析了Plasma-MIG复合热源焊接熔滴过渡物理特征,对熔滴过渡行为与受力状态进行合理假设与数学描述,建立复合热源焊接熔滴形态的力学模型。然后,针对前期实验中出现的问题,改进枪体结构。对上枪体以及内、外喷嘴做出设计上的改进,在外喷嘴内壁新增加了绝缘圈。组装调试焊接系统。最后,实验研究Plasma-MIG焊接时不同熔滴过渡形式的特征。包括电弧电压的变化波形、熔滴过渡的临界电流、焊缝成形情况的研究。对不同线能量的Plasma-MIG焊缝进行电镜分析,包括组织分析和缺陷分析。分析Plasma-MIG熔滴过渡与单独MIG焊接的不同,研究等离子弧的加入对熔滴过渡形态的影响及对焊缝成形性的影响规律。研究结果表明:Plasma-MIG的熔滴过渡形式以滴状过渡和射流过渡为主;滴状过渡到射流过渡的临界总电流约为280-300A;Plasma-MIG焊接与MIG焊接相比较,显著的降低了熔滴过渡向喷射过渡的临界点;Plasma-MIG焊接与MIG焊接相比,Plasma-MIG焊接时在可焊厚度和焊缝宽度方面都具有很大的优势,是一种高效的焊接方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 Plasma-MIG焊接技术的研究现状
• 1.2.1 电弧形态及过渡方式
• 1.2.2 电弧物理特性
• 1.2.3 等离子弧的作用
• 1.2.4 焊接设备研究现状
• 1.2.5 国内研究现状
• 1.3 Plasma-MIG焊接技术的应用
• 1.3.1 铝合金的焊接
• 1.3.2 堆焊
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 Plasma-MIG焊接熔滴受力情况分析
• 2.1 Plasma-MIG焊接过程熔滴过渡特征
• 2.2 熔滴受力分析的假设条件
• 2.3 力学模型与能量方程
• 2.3.1 重力及重力势能
• 2.3.2 表面张力及表面势能
• 2.3.3 等离子流力及其压力场能
• 2.3.4 等离子电弧收缩力
• 2.3.5 MIG电弧对熔滴上的其它作用力
• 2.3.6 MIG焊接电流对熔滴的电磁力的计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 Plasma—MIG焊枪改进及试验系统调试
• 3.1 Plasma-MIG焊接枪体关键部件的设计与分析
• 3.2 Plasma-MIG枪体的第一次设计
• 3.2.1 枪体结构图
• 3.2.2 所设计焊枪的特点
• 3.3 Plasma-MIG枪体的第二次改进
• 3.3.1 遇到的问题以及解决措施
• 3.3.2 枪体的总体设计
• 3.4 本次试验中Plasma-MIG枪体的改进
• 3.4.1 枪体各个部分的改进
• 3.4.2 枪体的总体设计
• 3.5 Plasma-MIG焊接试验系统调试
• 3.5.1 试验设备的选择
• 3.5.2 试验平台的搭建
• 3.6 本章小结
• 第四章 5A05铝合金Plasma-MIG焊接工艺实验
• 4.1 Plasma-MIG焊接工艺参数匹配摸索
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 电流、送气量匹配
• 4.2 等离子阴极雾化效果初探
• 4.3 MIG焊接的熔滴过渡情况研究
• 4.4 Plasma-MIG焊接的熔滴过渡情况研究
• 4.4.1 MIG电流对过渡类型的影响
• 4.4.2 Plasma电流对过渡类型影响
• 4.5 Plasma-MIG焊缝组织分析
• 4.6 Plasma-MIG焊缝的成形性分析
• 4.6.1 参数对Plasma-MIG焊缝成形性的影响
• 4.6.2 Plasma-MIG焊缝与MIG焊缝成形性的对比
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢