【摘要】：針對現(xiàn)有窄間隙熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法存在導(dǎo)電嘴磨損大、空間位置焊縫成形難、環(huán)境適應(yīng)性差等問題,本研究以搖動電弧窄間隙焊接方法為研究對象,在研制搖動電弧窄間隙焊炬及控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研究了搖動電弧電特性、力學(xué)特性、熱學(xué)特性及焊縫成形機(jī)制,建立了通過電弧搖動參數(shù)選用和焊縫偏差控制的搖動電弧窄間隙GMAW焊縫成形調(diào)控途徑,為提高厚板窄間隙GMAW接頭質(zhì)量、促進(jìn)搖動電弧窄間隙GMAW應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。為提高搖動電弧窄間隙焊接方法適應(yīng)性,設(shè)計了雙單片機(jī)分時控制的搖動電弧窄間隙焊炬系統(tǒng),提出了一種可伸縮調(diào)節(jié)的窄間隙焊接噴嘴,提高了焊炬氣體保護(hù)效果,可靠地實現(xiàn)了對搖動頻率、側(cè)壁停留時間及搖動角度的數(shù)字化設(shè)定與實時顯示、電弧搖動軌跡中點的自動定位、電弧搖動頻率的實時檢測,為后續(xù)搖動電弧窄間隙焊接提供可靠的試驗平臺。建立了搖動電弧弧長的數(shù)學(xué)模型,研究了搖動頻率和停留時間對電弧弧長和焊接電流的影響規(guī)律,并通過焊接試驗驗證了模型的有效性。電弧弧長在I型焊接坡口內(nèi)呈現(xiàn)中間長兩側(cè)短,相應(yīng)的瞬時電弧電流呈現(xiàn)中間小兩側(cè)大的變化規(guī)律,增大搖動頻率和側(cè)壁停留時間可提高平均電弧電流,有利于促進(jìn)坡口兩側(cè)壁熔合。進(jìn)行了藥芯焊絲搖動電弧窄間隙平焊試驗,研究了搖動參數(shù)對藥芯焊絲窄間隙焊縫成形、脫渣性及電弧穩(wěn)定性的影響規(guī)律。隨著搖動頻率和側(cè)壁停留時間的增大,藥芯焊絲焊接坡口側(cè)壁熔深增大,焊縫脫渣性變差。通過電弧高速攝像及電信號采集系統(tǒng),對比觀測了藥芯焊絲與實心焊絲熔滴過渡過程。焊絲藥芯滯熔使得熔滴總是沿焊絲軸向過渡,同時較快搖動頻率能促進(jìn)熔滴過渡,提高了藥芯焊絲電弧穩(wěn)定性。此外,提出了搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形方法,較低的搖動頻率配合較長的側(cè)壁停留時間,能形成穩(wěn)定的搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形。經(jīng)過多層單道焊接,成功獲得了50mm厚高強鋼搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形接頭。提出了搖動電弧窄間隙立向上自由成形焊接方法,建立了電弧力沖量概念,通過平均電弧力數(shù)學(xué)模型,研究了導(dǎo)電桿折彎角度和坡口間隙對立向上焊縫成形的影響規(guī)律。增大折彎角度和減小坡口間隙,使得向上的平均電弧力分量增大,可抑制熔池下淌,另一方面指向坡口側(cè)壁的平均電弧力分量減小,使得坡口側(cè)壁熔深減小。同時,建立了電弧停留期間與運動期間電弧力沖量比和電弧熱輸入比的數(shù)學(xué)模型,揭示了電弧搖動頻率和側(cè)壁停留時間對焊縫成形的影響規(guī)律。增大電弧搖動頻率和側(cè)壁停留時間,一方面平均電弧熱輸入比增大,使得坡口中部的焊接熱輸入相對減小,抑制熔池下淌,另一方面電弧力沖量比增大,使得熔池液態(tài)金屬排向坡口中部,易導(dǎo)致熔池下淌,這兩方面因素共同影響了立向上焊縫自由成形。相比實心焊絲,藥芯焊絲搖動電弧窄間隙立向上焊接時,低熔點的熔渣可有效抑制熔池下淌,焊縫表面成形下凹。據(jù)此,通過折彎導(dǎo)電桿配用合適的搖動參數(shù),實現(xiàn)了搖動電弧窄間隙立向上自由成形焊接。建立了搖動電弧窄間隙焊接熱場與熔池流場的三維數(shù)值分析模型,分別模擬計算了藥芯焊絲和實心焊絲平焊和立向上焊接時的熔池動態(tài)行為,揭示了搖動電弧窄間隙焊接熔池流動行為及其對焊縫成形的影響規(guī)律。藥芯焊絲搖動電弧窄間隙焊接時,產(chǎn)生的熔渣在坡口中間聚集,這種粘度大且熔點低的熔渣抑制了立向上焊接熔池下淌,并促進(jìn)形成下凹的焊縫金屬表面。通過焊接試驗,驗證了數(shù)值計算模擬的合理性。研究了焊縫偏差對窄間隙焊縫成形的影響規(guī)律,建立了焊縫偏差的被動視覺傳感實時檢測方法。當(dāng)焊縫偏差達(dá)到0.5mm以上時,離電弧搖動中心較遠(yuǎn)的坡口側(cè)壁熔深急劇減小,同時坡口對側(cè)出現(xiàn)明顯咬邊缺陷,對焊縫橫截面成形產(chǎn)生了顯著的不利影響。相應(yīng)地,提出了基于電弧搖動位置和脈沖電弧電流基值期同步觸發(fā)的焊接區(qū)域圖像被動視覺傳感方法,建立了基于坡口邊緣和焊絲位置局部模式識別的焊縫偏差檢測算法,闡明了焊接過程干擾對特征提取的影響規(guī)律,在焊接飛濺、弧光及煙塵等強干擾條件下焊縫偏差檢測精度高于±0.1mm,且單純檢測一次焊縫偏差的時間消耗小于30ms,實現(xiàn)了對焊縫偏差的實時監(jiān)控,并為今后焊縫跟蹤控制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
【圖文】：

間隙 GMAW 工藝、熔滴焊接質(zhì)量、促進(jìn)熔滴過渡的導(dǎo)電嘴便可調(diào)節(jié)電弧旋展了相關(guān)人工智能和電弧轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊對調(diào)質(zhì)鋼。導(dǎo)電桿整體繞焊炬軸線作的焊炬原理如圖 1.4 所示錐形旋轉(zhuǎn)。趙博等[41, 42]研程中的焊接電流和熔滴過W 方法進(jìn)行橫焊的可行性了窄間隙 GMAW 橫焊熔沒有相對轉(zhuǎn)動，雖然減小效率低，給實際應(yīng)用帶來電機(jī)

第 1 章 緒 論置控制難，應(yīng)用受到限制。所開發(fā)了一種斜向?qū)щ娮焓诫p絲接試驗[50]。試驗過程中，焊絲被嘴，降低了焊絲對導(dǎo)電嘴的磨施過程中兩根焊絲的縱向距離的角焊縫。林三寶、徐望輝等，原理如圖 1.5 所示，分別研究藝，，分析了雙絲窄間隙 GMAW探索了該方法空間位置焊接的隙 GMAW 系統(tǒng)中的送絲及焊
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG444

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陸漢忠;張華軍;蘭虎;賈小磊;趙德龍;;Q690E高強鋼窄間隙MAG立焊工藝[J];造船技術(shù);2015年04期

2 蘭虎;張華軍;陳阿靜;陳善本;;窄間隙MAG立焊動態(tài)過程模擬及熱物理特性[J];焊接學(xué)報;2015年07期

3 徐望輝;范成磊;林三寶;楊春利;;擺動電弧窄間隙焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響[J];焊接;2015年02期

4 鄭韶先;時哲;韓峰;孟倩;;超細(xì)顆粒焊劑約束電弧超窄間隙焊接1Cr18Ni9Ti不銹鋼的焊縫成形分析[J];焊接學(xué)報;2015年02期

5 黎文航;王加友;;基于VC的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙MAG焊多信息融合焊縫跟蹤系統(tǒng)[J];焊接;2014年10期

6 張文明;李偉;柏久陽;;窄間隙埋弧焊槍設(shè)計[J];熱加工工藝;2013年05期

7 孫清潔;李文杰;胡海峰;梁迎春;馮吉才;;厚板Ti-6Al-4V磁控窄間隙TIG焊接頭性能[J];焊接學(xué)報;2013年02期

8 朱杰;王納;曹亮;符平;王加友;;焊接電弧搖動定位控制系統(tǒng)研究[J];江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年05期

9 李慶光;馮江猛;張增魁;;核電站核島主管道窄間隙自動焊質(zhì)量控制[J];電力建設(shè);2012年09期

10 徐望輝;林三寶;范成磊;楊春利;張崇華;楊繼承;;船用高強鋼雙絲窄間隙GMAW組織與性能研究[J];焊接;2012年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 徐望輝;空間多位置擺動電弧窄間隙MAG焊熔滴過渡與焊縫成形研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 丁敏;10Ni5CrMoV鋼旋轉(zhuǎn)電弧NG-GMAW穩(wěn)定性與物理冶金研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 郭寧;旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙橫向焊接熔池行為與控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 趙博;窄間隙MAG焊電弧行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 左振龍;電弧擺動式窄間隙GMAW焊槍設(shè)計及研究[D];上海交通大學(xué);2012年

2 徐望輝;大厚板雙絲窄間隙GMAW工藝技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：2634369