發(fā)布時間：2018-01-20 02:27

  本文關鍵詞： 雙面雙弧 Al-Mg鋁合金 溫度場模擬 焊接變形 雙面TIG填絲 交流波形　出處：《南京理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：為實現(xiàn)中厚板Al-Mg鋁合金機器人自動化高效焊接,提高焊接質量與焊接效率,本文以15mm厚Al-Mg鋁合金板對接接頭為研究對象,確定了以機器人雙面雙TIG焊接打底,雙TIG填絲焊填充的焊接方法,基于機器人雙面雙弧焊接工作站,實現(xiàn)雙機器人協(xié)調運動、同步行走、雙側成形的自動化焊接。開展了機器人雙面雙TIG自熔焊和雙面TIG填絲焊接工藝試驗,掌握了焊接速度、線能量等工藝參數(shù)對焊縫成形和缺陷形成的影響規(guī)律。自熔打底焊線能量在9KJ/cm到12.1KJ/cm范圍內能夠形成良好的焊接接頭,焊縫表面寬度隨焊接線能量的增加而增大。重點研究了雙面T1G填絲焊接過程中,送絲角度和鎢絲間距對焊縫成形的影響,試驗表明:送絲角度為45°時,鎢絲間距的最佳參數(shù)為8mm,焊絲熔滴能夠被直接送入焊縫熔池,有效減少熔合線氣孔的產(chǎn)生。重點對雙面雙弧焊接和傳統(tǒng)TIG焊接進行了對比,從焊后變形量、焊接溫度場分布、顯微組織和力學性能四個方面進行研究。利用百分表對兩種焊接接頭的焊后變形量進行測量,從測量結果得出,雙面雙弧打底焊后最大高度變化量為0.185mm,填絲焊后最大角變形為0.69°,僅為傳統(tǒng)TIG焊后變形量的24.1%�；贏NSYS軟件為平臺,采用高斯函數(shù)分布的熱源模型,對DSAW和傳統(tǒng)TIG焊打底接溫度場進行數(shù)值模擬,得到了不同時刻焊接溫度場分布。研究表明:雙面雙弧焊接溫度場具有溫度梯度小、等溫線范圍大、最高溫度高等特點,其厚度方向上的溫度場分布十分均勻,可以說明DSAW對于減小角變形具有優(yōu)勢,與試驗測量結果吻合。DSAW打底焊焊縫組織以α(Al)+β(Mg_2Al_3)為主,晶粒細小均勻;傳統(tǒng)TIG焊打底焊縫組織含有白色片狀(Al、Si)二元脆性相,對接頭力學性能有較大影響。DSAW填絲焊焊縫組織與自熔焊組織類似,主要為α(Al)+(βAl8Mg5),但單弧填絲焊縫存在一種破碎狀缺陷組織。雙弧接頭的平均抗拉強度為237MPa,為母材的86.2%,延伸率為母材的81%,均高于單弧焊接接頭。探究交流波形正負半波比例對接頭氣孔率的影響,當正負半波比例在1.09-1.40范圍內增加時,相當于一個交流周期內直流正接部分的電流幅值增大,焊接熱輸入增加,有利于提高氣泡上浮速度,促使氣泡逸出,降低氣孔傾向。
[Abstract]:In order to realize automatic and high efficiency welding of Al-Mg aluminum alloy plate, and improve welding quality and efficiency, this paper takes 15mm thick Al-Mg aluminum alloy plate butt joint as the research object. The welding method based on robot double side double TIG welding and double TIG filler wire welding is determined. Based on the robot double side double arc welding workstation, the coordinated movement and synchronous walking of the two robots are realized. Automatic welding of bilateral forming. The experiments of robot double-sided double-#en0# self-melting welding and double-side TIG filling wire welding were carried out, and the welding speed was mastered. The effect of process parameters such as line energy on weld formation and defect formation. The welding wire energy of self-melting bottom welding can form good welding joint in the range of 9KJ / cm to 12.1 KJ / cm. The width of weld surface increases with the increase of welding line energy. The influence of wire feeding angle and tungsten wire spacing on weld formation in the process of two-sided T1G wire filling welding is studied. The test results show that the wire feeding angle is 45 擄. The optimum parameter of tungsten wire spacing is 8mm, the droplet of welding wire can be directly fed into the weld pool, which can effectively reduce the formation of weld wire blowhole. The emphasis is on the comparison between double-side double-arc welding and traditional TIG welding. The deformation of two kinds of welded joints was measured from four aspects: post-weld deformation, temperature distribution, microstructure and mechanical properties. The results were obtained from the measurement results. The maximum height change after double arc bottom welding is 0.185 mm, and the maximum angle deformation is 0.69 擄after wire filling welding. It is only 24.1% of the traditional TIG welding deformation. Based on the ANSYS software, the heat source model of Gao Si function distribution is adopted. The numerical simulation of the temperature field of DSAW and traditional TIG welding is carried out, and the distribution of temperature field at different times is obtained. The results show that the temperature field of double arc welding has a small temperature gradient and a wide range of isotherms. The distribution of the temperature field in the thickness direction is very uniform due to the high maximum temperature, which indicates that DSAW has an advantage in reducing angular deformation. The results are in agreement with the experimental results. The microstructure of the weld seam of DSAW bottom welding is 偽 -Al) 尾 -Mg2Al3), and the grain size is fine and uniform. The microstructure of the traditional TIG welding bottom weld contains white flake Al Si) binary brittle phase, which has a great influence on the mechanical properties of the joints. The microstructure of the weld is similar to that of the self-fusion welding. The average tensile strength of the double arc joint is 237 MPA, which is 86.2% of the base metal. The ratio of positive and negative half waves of AC waveform on porosity of joints was investigated when the ratio of positive and negative half waves increased in the range of 1.09-1.40. The increase of current amplitude and welding heat input in the direct current of the direct current in an AC cycle is beneficial to increase the bubble floating speed, promote the bubble to escape and reduce the porosity tendency.
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG409

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本文編號：1446476