本文關(guān)鍵詞： AZ31B鎂合金 DE-GMAW 數(shù)值模擬 應(yīng)力分析　出處：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：雙電極氣體保護焊(Double Electrode Gas Metal Arc Welding,DE-GMAW)是一種高效經(jīng)濟的焊接方法,采用鎢極惰性氣體保護焊(Tungsten Inert Gas Arc Welding,TIG)與熔化極惰性氣體保護電弧焊(Metal Inert Gas Arc Welding,MIG)相結(jié)合,利用旁路TIG的分流作用,解決了常規(guī)電弧焊在高速焊接時,為了提高熔敷率而增加焊接電流卻導(dǎo)致母材熱輸入過大的問題。將此種焊接工藝應(yīng)用到目前備受矚目的鎂合金材料中,可實現(xiàn)鎂合金材料的高效連接,使鎂合金加工技術(shù)滿足更多領(lǐng)域的需求。本文基于ANSYS軟件,針對2mm厚的AZ31B鎂合金薄板DE-GMAW雙弧表面堆焊進行了數(shù)值模擬,并結(jié)合DE-GMAW焊接實驗,做了如下研究:(1)針對傾斜的TIG焊槍,通過空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,推導(dǎo)出適用于傾斜電弧的熱源模型,進而建立了適用于本文的雙弧熱源模型。采用模擬與實驗相結(jié)合的方法,不斷的改變旁路電弧的耦合效率,使模擬的熔池尺寸不斷逼近實驗值,最終確定旁路電弧的耦合效率。(2)將雙弧熱源加載至AZ31B鎂合金焊件的有限元模型上進行求解,得到了焊接溫度場的動態(tài)分布和熱循環(huán)曲線,并且討論了總電流和旁路電流對溫度場的影響,以及旁路電弧對母材的熱量輸入和熔池尺寸的影響。模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相符,驗證了雙弧熱源的正確性。(3)采用熱-應(yīng)力間接耦合的模擬方法獲得了AZ31B鎂合金DE-GMAW的焊接應(yīng)力動態(tài)分布,以及沿焊縫方向和垂直焊縫方向上、焊縫及附近區(qū)域的殘余應(yīng)力,模擬結(jié)果與焊接結(jié)構(gòu)學(xué)理論一致。(4)針對焊后的殘余應(yīng)力,采用小孔釋放法進行了測量;并對焊后工件的整體變形進行了實驗測量。測量的殘余應(yīng)力及整體變形結(jié)果與模擬值基本符合。通過模擬得到的溫度場、應(yīng)力和變形的結(jié)果,與焊接理論及實驗測量結(jié)果相符,證明了采用本文建立的雙弧焊接熱源模型可以準(zhǔn)確的反映焊接電弧的實際加熱過程和焊接結(jié)果,能夠為AZ31B鎂合金DE-GMAW焊接工藝提供正確的理論數(shù)據(jù)。
[Abstract]:Double Electrode Gas Metal Arc welding (DE-GMAW) is an efficient and economical welding method. Tungsten Inert Gas Arc Welding was welded by tungsten inert gas. TIG) is combined with Metal Inert Gas Arc Welding (mig), and the shunt effect of TIG is utilized. It solves the problem that increasing welding current in order to increase deposition rate in conventional arc welding at high speed results in excessive heat input of base metal. This welding process is applied to magnesium alloy materials which are attracting much attention at present. Can realize the magnesium alloy material high efficiency connection, make the magnesium alloy processing technology to meet the needs of more fields. This paper is based on ANSYS software. The double arc surfacing welding of AZ31B magnesium alloy sheet with 2mm thickness was numerically simulated, and the experiment of DE-GMAW welding was carried out. The following research is done: 1) for the inclined TIG welding torch, the heat source model suitable for the inclined arc is derived through the spatial coordinate transformation. Furthermore, a two-arc heat source model suitable for this paper is established. By combining simulation and experiment, the coupling efficiency of by-pass arc is constantly changed, so that the size of the simulated molten pool is approaching the experimental value. Finally, the coupling efficiency of by-pass arc is determined. (2) the double arc heat source is loaded on the finite element model of AZ31B magnesium alloy welding, and the dynamic distribution of welding temperature field and thermal cycle curve are obtained. The effects of total current and bypass current on the temperature field, and the influence of bypass arc on the heat input of the base metal and the size of the molten pool are discussed. The simulation results are in agreement with the experimental results. The correctness of double-arc heat source is verified. (3) the dynamic distribution of welding stress of AZ31B magnesium alloy DE-GMAW is obtained by using the thermal-stress indirect coupling simulation method. And the residual stress of weld and its adjacent area along the direction of weld and vertical weld. The simulation results are consistent with the theory of welding structure. 4) the residual stress after welding is measured by small hole release method. The results of residual stress and global deformation are in good agreement with the simulated values. The temperature field, stress and deformation are obtained by simulation. It is proved that the heat source model established in this paper can accurately reflect the actual heating process and welding results of the welding arc. It can provide correct theoretical data for AZ31B magnesium alloy DE-GMAW welding process.
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG457.19

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜賢昌;郭淑蘭;董文;徐學(xué)東;;AZ31B鎂合金A-TIG單一活性劑的設(shè)計與研究[J];熱加工工藝;2014年09期

2 杜九汪;王強;;AZ80鎂合金帶內(nèi)筋薄壁殼體擠壓新方法[J];輕合金加工技術(shù);2014年05期

3 劉蒙恩;白莉;袁苗達;樊艷麗;;AZ31鎂合金/AgCu合金/5083鋁合金TLP擴散焊研究[J];熱加工工藝;2014年09期

4 宋柱梅;李迪;葉峰;;A study on the application of ICA to GMAW[J];China Welding;2006年02期

5 閆志鴻;張廣軍;高洪明;吳林;;Weld pool boundary and weld bead shape reconstruction based on passive vision in P-GMAW[J];China Welding;2006年02期

6 ;Mechanism of Metal Transfer in DE-GMAW[J];Journal of Materials Science & Technology;2009年03期

7 曾敏,曹彪,黃石生,蒙永民,毛鵬軍;微機控制逆變GMAW_P焊系統(tǒng)的研究[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年01期

8 孫廣,何建萍,張春波,白日輝,吳毅雄;參數(shù)可調(diào)多斜率波控GMAW[J];焊接學(xué)報;2005年03期

9 雷玉成,郁雯霞,李彩輝,張成,程曉農(nóng);GMAW溫度場計算及其焊接質(zhì)量的特征建模[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年03期

10 呂小青;曹彪;曾敏;黃增好;;Effects of current waveform parameters during droplet transfer on spatter in high speed waveform controlled Short-circuiting GMAW彐[J];China Welding;2005年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 丁文斌;劉維;張姝妍;;Effect of Microstructure on Mechanical Properties for Pulsed GMAW of 5083 Aluminum Alloy in LNG Cryogenic Storage Tanks[A];2009年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

2 徐晨明;陳善本;;基于圖象法的脈沖GMAW熔寬控制[A];第十次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2001年

3 雷玉成;郁雯霞;李彩輝;張成;;GMAW溫度場計算及其焊接質(zhì)量的特征建模[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

4 宋柱梅;李迪;葉峰;;獨立元分析在GMAW中的應(yīng)用研究[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

5 武傳松;胡慶賢;孫俊生;;基于電參數(shù)模糊特征的GMAW焊接過程監(jiān)測[A];第十次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2001年

6 殷樹言;陳樹君;劉嘉;黃鵬飛;;基于新型控制法的逆變GMAW工藝特點[A];石油工程焊接技術(shù)交流及焊接設(shè)備焊接材料應(yīng)用研討會論文�？痆C];2004年

7 馬躍洲;瞿敏;陳劍虹;;GMAW電弧聲參數(shù)化模型及模式識別應(yīng)用[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

8 高進強;武傳松;馮天濤;;GMAW焊焊槍對中信息及根部間隙的視覺檢測[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

9 胡慶賢;武傳松;;基于7維統(tǒng)計矢量的GMAW焊接過程監(jiān)測FCM系統(tǒng)[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

10 耿正;;GMAW引弧過程的研究[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 申P(guān)r伯;生物活性涂層包覆鎂合金的制備與性能研究[D];天津大學(xué);2016年

2 盧磊;AZ31鎂合金寬應(yīng)變率下各向異性力學(xué)行為及形變機制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

3 高蕊;鎂合金表面超疏水膜層構(gòu)筑及其防腐性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

4 張玉芬;鎂合金表面超疏水涂層的構(gòu)建及其腐蝕行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 張旺;CO_2激光+脈沖GMAW復(fù)合焊接等離子體行為及熔滴過渡控制研究[D];上海交通大學(xué);2014年

6 韋輝亮;激光-GMAW復(fù)合焊接低合金鋼數(shù)值模擬與試驗研究[D];天津大學(xué);2014年

7 王璐璐;鋁合金P-GMAW電弧—熔池多因素耦合行為及機制[D];上海交通大學(xué);2015年

8 郭波;基于寬動態(tài)視覺傳感的GMAW機器人焊接偏差實時識別及電弧監(jiān)測研究[D];華南理工大學(xué);2016年

9 陳姬;高速GMAW駝峰焊道形成機理的研究[D];山東大學(xué);2009年

10 薛誠;旁路耦合電弧GMAW工藝及機理研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 向月;鎂合金雙弧焊接過程數(shù)值模擬與應(yīng)力分析[D];南昌大學(xué);2017年

2 朱弋;脈沖強磁場處理AZ31鎂合金的微觀組織和力學(xué)性能研究[D];江蘇大學(xué);2017年

3 袁昕;可降解鎂合金的循環(huán)力學(xué)性能研究[D];天津大學(xué);2016年

4 王亞南;粗、細晶鎂合金塑性變形及斷裂的微觀結(jié)構(gòu)機理研究[D];寧波大學(xué);2017年

5 王宇;AZ31B鎂合金與3A21鋁合金的釬焊工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

6 張敏;鎂合金表面植酸/羥基磷灰石生物活性涂層的制備及性能研究[D];天津大學(xué);2016年

7 李浩;鎂合金化對低碳鋼組織及力學(xué)性能的影響[D];安徽工業(yè)大學(xué);2017年

8 鄔登輝;Mg-Al-Ca-Mn鎂合金孿生行為研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2017年

9 劉耿;新型全降解鎂合金氣管支架的制備及性能評價[D];鄭州大學(xué);2017年

10 顧佳煒;鎂合金表面鎳基非晶態(tài)鍍層制備工藝及其耐蝕性研究[D];西安科技大學(xué);2017年

，

本文編號：1446599