5083鋁合金在液化天然氣運(yùn)輸船制造中廣泛運(yùn)用,采用的焊接方法為脈沖熔化極氣體保護(hù)焊（Pulsed Gas Metal Arc Welding,P-GMAW）,有相當(dāng)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(shí),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(huì)對電弧運(yùn)動(dòng)、熔滴過渡及熔池流動(dòng)產(chǎn)生影響。本文構(gòu)建了一套外加縱向磁場的GMAW焊接平臺(tái),包括自動(dòng)焊接系統(tǒng)、磁發(fā)生裝置、高速攝影系統(tǒng)以及電信號(hào)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(dòng)和焊縫成形的影響,分析其作用機(jī)理。本文的研究成果對進(jìn)一步認(rèn)識(shí)外加縱向磁場對5083鋁合金P-GMAW過程的影響及作用機(jī)理具有重要的指導(dǎo)意義。結(jié)果表明,外加縱向磁場后,電弧下部擴(kuò)張,并以焊絲為軸旋轉(zhuǎn)。隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大,電弧弧長呈先減小后增大的趨勢。當(dāng)磁場方向改變時(shí),電弧形態(tài)變化不大,但電弧旋轉(zhuǎn)方向改變。當(dāng)焊接電... 

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

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【學(xué)位級(jí)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(guān)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(bào)道，作用機(jī)理尚不明確。1.2外加磁場輔助焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀磁控焊接技術(shù)通過磁場作用焊接過程，實(shí)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(biāo)，是一種污染少、靈活便捷、應(yīng)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(dǎo)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(yùn)動(dòng)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(huì)使其受到洛倫茲力的作用，從而運(yùn)動(dòng)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(dòng)的影響與外加磁場的類型和強(qiáng)度有關(guān)，同時(shí)也與焊接類型有關(guān)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(shù)的磁場類型根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)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(xué)碩士學(xué)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(xué)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(yīng)強(qiáng)度方向與焊絲或電極軸線平行，有學(xué)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(xué)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(hù)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(kuò)張，呈鐘罩形。羅鍵[11]還通過實(shí)驗(yàn)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(dǎo)電截面，呈雙峰分布。北京工業(yè)大學(xué)的華愛兵[12]設(shè)計(jì)了一種縱向磁場發(fā)生裝置，冷卻效果好，工程實(shí)用性比較強(qiáng)，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(hù)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(yùn)動(dòng)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(xué)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(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向逆時(shí)針和順時(shí)針交替變化。當(dāng)磁場頻率相同時(shí)，隨著勵(lì)磁電流的增大，電弧亮度變小，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]外加橫向磁場對高速GMAW駝峰焊道抑制機(jī)理的研究[D]. 王林.山東大學(xué) 2018
[2]外加電磁場作用下的電弧熔積成形過程的數(shù)值研究[D]. 柏興旺.華中科技大學(xué) 2014
[3]預(yù)熱溫度對GMAW焊絲端部熱量傳輸和熔滴過渡影響研究[D]. 倪俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]磁場對CO2焊熔滴過渡的同步控制[D]. 邢志奇.沈陽工業(yè)大學(xué) 2018
[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(xué) 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(xué) 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(xué) 2013
[5]脈沖MIG焊參數(shù)一元化研究[D]. 蔣成燕.蘭州理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3572996