双丝间接电弧气体保护焊研究

论文摘要

双丝间接电弧气体保护焊是一种焊接时工件不接电源，电弧在两焊丝端部燃烧的新的焊接方法，主要利用熔滴携带热量和少量弧柱热量熔化母材形成焊缝。该方法具有热输入调节范围大、熔合比可降到最小、熔敷速度高、电能利用率高、焊接应力和变形小等特点，是一种优质、高效、节能的焊接方法，具有理论研究价值和应用前景。 本文利用自制的自动焊装置、FASTCAMSuper-10KC型高速摄像系统和Agilent54624A示波器等设备对双丝间接电弧Ar气和CO2气体保护焊电弧稳定燃烧的条件、焊接工艺性、电弧形态及熔滴过渡进行了分析研究。 双丝间接电弧气体保护焊采用直流电源，双丝分别接电源两极，电弧在双丝间端部形成。由于电弧的正、负极的产热量不同将导致双丝熔化速度不相等，采用一种电弧控制系统同时控制双丝的送丝，则双丝将获得同样的送丝速度，不会得到稳定燃烧的电弧。本文选用NBC-350型逆变式焊接电源，系等速送进电弧自身调节，本研究采用两套控制系统来分别控制正、负极送丝，初始研究表明，负极熔化速度快，本文采用NBC-350电源的等速送进控制系统控制负极送丝机构。研究自行设计晶闸管调速电路控制系统调整控制正极的送丝机构。本研究表明，双丝间接电弧对双丝均有一定的自身调节作用。采取上述两套控制系统加之双丝间接电弧对双丝的自身调节作用，可使双丝间接电弧气体保护焊两极的送丝速度分别等于各自的熔化速度获得稳定燃烧的间接电弧。 焊枪集气、电、丝于一体，是双丝间接电弧气体保护焊的一个关键部分，焊枪的结构形状与几何尺寸不仅关系到其自身的使用性能，而且关系到电弧稳定性、气体保护效果和焊接质量等。双丝间接电弧焊焊枪中双丝之间的夹角直接影响到双焊丝对中性、焊枪长度、熔滴过渡形态、气体保护效果、电弧燃烧稳定性、焊缝成形及焊接过程的可达性和方便观察熔池。本文在实验研究与综合分析的基础上确定焊枪中双丝夹角为35°。双丝经过的导电嘴之间应相互绝缘，气筛设计选用绝缘板上均匀开小孔，使静气室内的保护气体可均匀地进入保护区。焊枪上的喷嘴用陶瓷喷嘴，既绝缘又耐高温。 焊接工艺参数对电弧燃烧稳定性、焊缝成形、焊接质量及焊接效率都有重要

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写及符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 高效电弧焊及其发展
• 1.2.1 电弧焊的发展及其高效化
• 1.2.2 气体保护焊的研究现状
• 1.2.3 间接电弧焊及其研究
• 1.2.4 焊接电弧物理特性及熔滴过渡研究
• 1.3 本文研究的目的和主要内容
• 1.4 本文的创新性和主要贡献
• 第二章 试验材料与设备
• 2.1 焊接设备
• 2.1.1 焊接设备的组成
• 2.1.2 系统控制总体图
• 2.2 试验材料及测试设备
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 电弧及熔滴信息采集方法和设备
• 第三章 送丝控制系统及焊枪的设计
• 3.1 双丝间接电弧气体保护焊的工作原理
• 3.2 双丝间接电弧气体保护焊的送丝方式
• 3.2.1 推式送丝系统
• 3.2.2 推式送丝系统的稳定性
• 3.3 双丝间接电弧气体保护焊送丝控制系统
• 3.3.1 丝间接电弧气体保护焊送丝控制系统的要求
• 3.3.2 串联可变电阻送丝控制电路
• 3.3.3 调整电枢电压送丝控制电路
• 3.4 焊枪的设计
• 3.4.1 焊枪的设计原则
• 3.4.2 气体保护要求
• 3.4.3 两焊丝夹角的确定
• 3.4.4 焊丝伸出长度的确定
• 3.4.5 焊枪的结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 双丝间接电弧气体保护工艺性
• 4.1 引言
• 4.2 工艺参数及其调节
• 4.3 电弧电压及其焊接电流的关系
• 4.4 焊丝伸出长度对电流和电压的影响
• 4.5 电压和电流对焊缝成形的影响
• 4.6 两焊丝交点与工件间的距离及焊接速度
• 4.7 双丝焊与单丝焊对比
• 4.7.1 电流与电压的波形分析
• 4.7.2 生产效率与电能利用
• 4.8 本章小结
• 第五章 双丝间接电弧气体保护焊电弧特性
• 5.1 研究背景
• 5.2 双丝间接电弧气体保护焊电弧形态及其影响因素
• 5.2.1 双丝间接电弧焊的电弧形态及其影响因素
• 5.2.2 电弧形态与焊接电流电弧电压及电弧功率的对应关系
• 5.3 双丝间接电弧气体保护焊的焊丝熔化特性
• 5.3.1 焊丝的熔化特性
• 5.3.2 影响焊丝熔化速度的因素
• 5.3.3 焊丝的熔化系数、熔敷系数及其影响因素
• 5.4 电弧自调节作用
• 5.5 双丝间接电弧的电弧结构
• 5.5.1 一般电弧的结构及实际的焊接电弧
• 5.5.2 双丝间接电弧结构
• 5.6 本章小结
• 第六章 双丝间接电弧气体保护焊熔滴过渡
• 6.1 研究背景
• 6.2 双丝间接电弧气体保护焊的熔滴过渡形式
• 6.3 双丝间接电弧气体保护焊熔滴过渡的影响因素
• 6.3.1 焊接电流对熔滴过渡的影响
• 6.3.2 电弧电压对熔滴过渡的影响
• 6.3.3 气体成份对熔滴过渡的影响
• 6.4 熔滴过渡频率及尺寸
• 6.4.1 焊接电流对熔滴过渡频率的影响
• 6.4.2 电弧电压对熔滴过渡频率的影响
• 6.4.3 极性对熔滴过渡频率的影响
• 6.4.4 焊接电流对熔滴形态的影响
• 6.5 双丝间接电弧气体保护焊的熔滴过渡
• 6.5.1 熔滴过渡的一般特征
• 6.5.2 熔滴过渡与电弧稳定性
• 6.5.3 熔滴过渡与焊接电流电弧电压的对应关系
• 6.6 受力分析及过渡机制
• 6.6.1 熔滴受力分析
• 6.6.2 过渡机制
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 在学期间的获奖情况
• 附件二: 学位论文评阅及答辩情况表