厚壁铝合金摆动电弧窄间隙MIG焊工艺技术研究
发布时间：2017-05-20 10:24
本文关键词：厚壁铝合金摆动电弧窄间隙MIG焊工艺技术研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：随着工业技术的进步，铝合金厚板的应用越来越广泛，窄间隙焊接技术是一种高效焊接技术，焊接厚板可以有效的提高生产率，减少变形，缺点是容易出现侧壁未熔合，摆动焊接可以提高侧壁热输入，解决侧壁未熔合。本文在自主设计摆动窄间隙MIG焊炬的基础上，通过研究窄间隙摆动焊接熔滴过渡特点及温度场分布情况，探索摆动电弧对铝合金窄间隙焊接过程的作用，并对窄间隙焊接工艺进行研究，分析焊接参数对焊缝成形的影响规律，确定最佳工艺参数区间，最终获得无缺陷的焊接接头。 本课题设计开发了摆动窄间隙MIG焊炬,该焊炬采用偏心导电嘴，电机带动齿轮正反转，使焊丝跟随导电嘴周期性的摆动。设计了双重保护气喷嘴，内置喷嘴为插入式喷嘴，外置喷嘴可在其上自由滑动，在焊接深坡口时具有重要意义，设计的焊炬结构紧凑，性能良好。 利用高速摄像和电流电压信号采集系统研究了摆动电弧窄间隙焊接过程中熔滴过渡特点。对比焊丝摆动与不摆动时的焊接过程，发现摆动电弧可以促进熔滴过渡。窄间隙焊接过程中，在坡口中间时熔滴过渡表现为滴状过渡，在侧壁时为射滴过渡。表现在电信号上为接近侧壁时电流增大，，坡口中间时电流最小。当焊接参数变化时，熔滴过渡形式符合上述结论，但熔滴过渡频率及熔滴直径会发生变化，从而影响熔池的形状，与焊缝最终的成形密切相关。 通过建立窄间隙摆动焊接温度场模型，实现对摆动热源和路径的加载，发现了电弧摆动使焊缝中心的峰值温度降低，高温停留时间减少，侧壁处的温度提高，因此电弧摆动有助于热量向焊缝宽度方向传导，有利于增大窄间隙焊接时的侧壁熔深。 针对20mm厚2219铝合金进行了单道单层焊工艺，研究了送丝速度、焊接速度、侧壁停留时间、摆动幅度对焊缝成形的影响规律，确定了最佳焊接规范区间，最终得到了成形良好的40mm厚单道多层焊焊接接头。
【关键词】：窄间隙焊接 摆动电弧 焊接工艺 焊缝成形
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG444.74;TG457.14
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第1章 绪论8-22
- 1.1 课题的目的及意义8-9
- 1.2 窄间隙焊接国内外研究现状9-13
- 1.2.1 窄间隙焊接方法分类9
- 1.2.2 摆动电弧窄间隙焊接研究现状9-13
- 1.3 厚板铝合金焊接国内外研究现状13-20
- 1.3.1 铝合金焊接的特点13-15
- 1.3.2 常用的厚板铝合金焊接方法及研究现状15-20
- 1.4 主要研究内容20-22
- 第2章 试验设备与方法22-30
- 2.1 摆动窄间隙 MIG 焊系统22-27
- 2.1.1 焊炬22-23
- 2.1.2 喷嘴的设计23-25
- 2.1.3 喷嘴的优化25-26
- 2.1.4 导电嘴的优化26-27
- 2.2 试验方法27-30
- 2.2.1 焊前准备27
- 2.2.2 熔滴过渡行为观测27-28
- 2.2.3 电流电压信号采集28
- 2.2.4 微观组织分析28-29
- 2.2.5 力学性能分析29-30
- 第3章 摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡研究30-46
- 3.1 平板堆焊熔滴过渡30-32
- 3.2 窄间隙焊接熔滴过渡32-37
- 3.3 摆动电弧对熔滴过渡的作用37-38
- 3.4 焊接规范参数对电弧稳定性的影响38-44
- 3.4.1 送丝速度的影响38-40
- 3.4.2 侧壁停留时间的影响40-41
- 3.4.3 焊接速度的影响41-42
- 3.4.4 坡口间隙的影响42-44
- 3.5 本章小结44-46
- 第4章 摆动电弧焊接温度场数值模拟46-57
- 4.1 模型的建立及网格划分46
- 4.2 材料的性能参数46-47
- 4.3 摆动电弧热源模型建立47-48
- 4.4 加载边界条件48-49
- 4.5 温度场模拟结果及分析49-55
- 4.5.1 摆动电弧温度场分布49-51
- 4.5.2 摆动电弧与不摆动时比较51-53
- 4.5.3 摆动幅度对温度场影响53-55
- 4.6 本章小结55-57
- 第5章 摆动电弧窄间隙焊接工艺研究57-75
- 5.1 试验材料及坡口形式57
- 5.2 窄间隙焊接焊缝成形考察参数及等级评定57-58
- 5.3 焊接参数对焊缝成形的影响58-69
- 5.3.1 送丝速度的影响58-61
- 5.3.2 焊接速度的影响61-64
- 5.3.3 摆动幅度的影响64-66
- 5.3.4 侧壁停留时间的影响66-68
- 5.3.5 坡口适应性68-69
- 5.4 2219 铝合金窄间隙单道多层焊69-70
- 5.5 焊接接头组织及力学性能分析70-74
- 5.5.1 焊接接头微观组织分析71-72
- 5.5.2 焊接接头力学性能分析72-74
- 5.6 本章小结74-75
- 结论75-76
- 参考文献76-80
- 致谢80
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