發(fā)布時間：2022-01-06 18:58

　　5083鋁合金在液化天然氣運輸船制造中廣泛運用,采用的焊接方法為脈沖熔化極氣體保護焊（Pulsed Gas Metal Arc Welding,P-GMAW）,有相當數(shù)量焊接位置為橫焊,焊接難度高。鋁合金由于表面張力小、粘度低,橫向焊接時,在重力作用下極易出現(xiàn)熔池下淌問題,從而產(chǎn)生焊瘤和未熔合等焊接缺陷。研究表明,可以通過外加縱向磁場作用在熔池上,產(chǎn)生與重力方向相反的洛倫茲力,從而抵消重力作用。由于電弧、熔滴及熔池中有電流流過,因此縱向磁場的引入勢必會對電弧運動、熔滴過渡及熔池流動產(chǎn)生影響。本文構建了一套外加縱向磁場的GMAW焊接平臺,包括自動焊接系統(tǒng)、磁發(fā)生裝置、高速攝影系統(tǒng)以及電信號采集系統(tǒng)。針對5083鋁合金PGMAW過程,研究了外加縱向磁場對電弧形態(tài)、熔滴過渡、熔池流動和焊縫成形的影響,分析其作用機理。本文的研究成果對進一步認識外加縱向磁場對5083鋁合金P-GMAW過程的影響及作用機理具有重要的指導意義。結果表明,外加縱向磁場后,電弧下部擴張,并以焊絲為軸旋轉(zhuǎn)。隨著磁感應強度的增大,電弧弧長呈先減小后增大的趨勢。當磁場方向改變時,電弧形態(tài)變化不大,但電弧旋轉(zhuǎn)方向改變。當焊接電... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

083鋁合金的橫焊焊接接頭[7]

第一章緒論2使用永磁體對5083鋁合金P-GMAW橫焊熔池施加磁場，永磁體與焊絲軸線呈70°夾角，熔池下淌得到抑制；35mm厚5083鋁合金橫焊道數(shù)由原來的10道減少到6道，焊接效率得到顯著提高。但是關于外加磁場對5083鋁合金P-GMAW過程的影響的系統(tǒng)研究尚未見報道，作用機理尚不明確。1.2外加磁場輔助焊接技術的研究現(xiàn)狀磁控焊接技術通過磁場作用焊接過程，實現(xiàn)了改善焊縫成形、提高焊縫生產(chǎn)效率及改善焊縫微觀等目標，是一種污染少、靈活便捷、應用范圍廣的焊接控制手段[8]。電弧焊中，電弧是由等離子體組成的特殊良導體，焊接電流通過電弧流向熔池。因此，外加磁場可以用來改變電弧的形狀和運動行為。另一方面，焊接過程中的熔滴和熔池中金屬熔體，有電流流入，外加磁場會使其受到洛倫茲力的作用，從而運動狀態(tài)發(fā)生改變。外加磁場對焊接電虎熔滴過渡和熔池流動的影響與外加磁場的類型和強度有關，同時也與焊接類型有關系，這些變化是磁控焊接的主要研究內(nèi)容。用于輔助焊接技術的磁場類型根據(jù)磁感應強度方向的不同可以分為：縱向磁嘗平行磁嘗橫向磁嘗尖角磁場和旋轉(zhuǎn)磁場，具體示意圖如圖1-2所示。圖1-2不同磁場類型示意圖[9]Fig.1-2Schematicdiagramofthetypesofmagneticfield[9]

上海交通大學碩士學位論文31.2.1外加磁場對焊接電弧的影響電弧焊過程中，電弧的物理性質(zhì)對焊接過程有重要的影響。國內(nèi)外學者就不同類型的外加磁場對焊接電弧的影響開展了一系列的研究。（1）外加縱向磁場外加縱向磁場磁感應強度方向與焊絲或電極軸線平行，有學者又稱為軸向磁場，磁場方向如圖1-2(b)所示。外加縱向磁場以電弧軸線為中心軸，呈軸對稱分布。西安交通大學的羅鍵[10]針對外加縱向磁場GTAW過程，測得了電弧的溫度常保護氣為純Ar。外加磁場后電弧的溫度分布比普通GTAW電弧變得分散，溫度場形狀變得“矮而胖”。溫度分布范圍變廣，電弧的徑向溫度梯度變校電弧形態(tài)上部收縮，下部擴張，呈鐘罩形。羅鍵[11]還通過實驗研究了外加縱向磁場對GTAW電弧電流密度和電弧壓力的影響。外加縱向磁場作用下，電弧壓力的特征變成邊緣區(qū)壓力高、中心壓力低的雙峰分布。外加縱向磁場后，電弧中心電流密度變小，電流密度峰值出現(xiàn)在邊緣，形成了環(huán)形導電截面，呈雙峰分布。北京工業(yè)大學的華愛兵[12]設計了一種縱向磁場發(fā)生裝置，冷卻效果好，工程實用性比較強，磁控穩(wěn)定性比較好，如圖1-3所示。將該磁場發(fā)生裝置用于噴射過渡MAG焊，保護氣體采用98%Ar+2%O2，基于高速攝影圖片研究了液流束和電弧的運動特征，分析了電弧的受力，確定了電弧的空間形態(tài)為螺旋線狀。圖1-3一種縱向磁場發(fā)生裝置[12]Fig.1-3Deviceforgeneratingaxialmagneticfield[12]沈陽工業(yè)大學的常云龍[13,14]利用高速攝影裝置研究了外加縱向磁場對GMAW電弧形態(tài)的影響。在外加縱向交變磁場作用下，電弧沿著焊絲軸線發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)方向逆時針和順時針交替變化。當磁場頻率相同時，隨著勵磁電流的增大，電弧亮度變小，

【參考文獻】：
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碩士論文
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[2]用于調(diào)控高速GMAW熔池后向液體流的外加電磁場數(shù)值分析[D]. 李琰.山東大學 2015
[3]外加磁場對高速GMAW駝峰焊道的抑制作用[D]. 楊豐兆.山東大學 2014
[4]外加縱向磁場對水下濕法FCAW電弧特性及熔滴過渡的影響[D]. 陳弈.哈爾濱工業(yè)大學 2013
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本文編號：3572996