熔化極氣保焊由于具有成本低廉、效率高、設(shè)備操作簡單、易于實現(xiàn)機械智能化生產(chǎn)等顯著優(yōu)點,成為裝備制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的焊接技術(shù)之一。提高焊接速度是提高熔化極氣保焊焊接生產(chǎn)率的重要手段之一。但對于高速MIG焊來說,焊速過大會導(dǎo)致焊縫成形變差,甚至出現(xiàn)咬邊、駝峰焊道等焊縫成形缺陷,阻止焊接速度和生產(chǎn)效率的進一步提高。課題組前期研發(fā)了一種外加復(fù)合磁場輔助的MIG焊接工藝,經(jīng)實驗研究驗證,該外加復(fù)合磁場可有效抑制高速MIG焊的咬邊與駝峰焊道缺陷,大幅提高焊接速度。然而,對于該復(fù)合磁場影響MIG電弧熱力特性、改善焊縫成形的內(nèi)在機理,仍缺乏本質(zhì)性的理論研究�；诖�,本課題基于實際外加勵磁裝置的布置方式,建立了外加復(fù)合磁場三維模型和MIG電弧仿真計算的數(shù)值模型,通過有限元軟件分別對靜態(tài)MIG電弧、不考慮熔滴過渡的MIG磁控電弧和考慮熔滴過渡的MIG磁控電弧進行了模擬仿真,分析了MIG電弧的熱力特性,重點研究了外加復(fù)合磁場對MIG電弧溫度場、流場和電磁場的影響,以及熔滴飛行過程中電弧熱力特性的變化。初步揭示了外加復(fù)合磁場調(diào)控MIG電弧的作用機理,探索了勵磁電流和焊接電流對MIG電弧溫度、電流密度、流體速... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１橫向磁場控制ＴＩＧ焊示意圖［２４］??大連理工大學(xué)的孟建兵等人研究了外加橫向交變磁場對等離子體的調(diào)控作??

?Ｔ?＿??／?ｙｙ．?＾—－ＥＬ￡ＣＴＲＯＨ？ａＣＴ??圖１．１橫向磁場控制ＴＩＧ焊示意圖［２４］??大連理工大學(xué)的孟建兵等人研究了外加橫向交變磁場對等離子體的調(diào)控作??用，并對磁控等離子弧的射流特性進行了理論研究。結(jié)果表明，橫向交變磁場能??夠增大電弧的分布范圍，減小其熱流密度梯度。等離子弧的擺動幅度隨著勵磁強??度的增加而增大，但是當(dāng)勵磁強度過高時，等離子弧會變得不穩(wěn)定［２５］。??（２）外加平行磁場??平行磁場是指磁感應(yīng)強度方向垂直于電極軸線而平行于焊接方向的磁場。對??焊接電弧施加交變平行磁場，會使電弧在垂直焊縫方向上做往復(fù)運動。??哈工大的張九海等人［２６］為了解決小電流ＴＩＧ焊電弧穩(wěn)定性差的問題，對ＴＩＧ??電弧施加了外加交變平行磁場。通過研究發(fā)現(xiàn)，對電弧施加合適的交變平行磁場，??能夠抑制電弧的飄移，提商電弧穩(wěn)定性。??（３）外加縱向磁場??縱向磁場的磁感應(yīng)強度與電極軸線平行

Ｎｏｍｕｒａ等人開發(fā)了尖角磁場，并利用該磁場對ＴＩＧ電弧進行了控制。??實驗證明，由于外加尖角磁場可同時分解出橫向磁場分量和縱向磁場分量，電??弧形狀由圓形變成橢圓，如圖１．２所示。通過測量發(fā)現(xiàn)，外加尖角磁場作用??下，電弧中心壓力降低３４％，從而降低了電弧對熔池的壓迫作用，提高焊縫成??形質(zhì)量。??＜ａ）?（ｔ＞）?（ｃ）??ｌ．Ｎｊ?ｔｌ！?（ｆｔ）?Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｌ??賽、?ｉ?ｌ．?＃?：?一＿？?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ??—ＩＩ??Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｕｓｐ－ｔｙｐｅ?Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?（ａ）?ａｎｄ?ｆｂ）??ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ａｒｃ?ｐｌａｓｍａ?ｍａｇｎｓｔＪｃ?ｆｉｅｌｄ??圖１．２外加尖角磁場對ＴＩＧ電弧形態(tài)的影響［３（）Ｉ??１．２．２?外加磁場調(diào)控熔池行為??外加磁場對焊接熔池的調(diào)控是通過使外加磁場與熔池內(nèi)帶電流體相互作用，??在熔池內(nèi)部產(chǎn)生電磁力來實現(xiàn)的，外加電磁力能夠?qū)θ鄢貎?nèi)液態(tài)熔融金屬的流動??狀態(tài)產(chǎn)生影響，并最終影響焊縫成形。??Ｂ．Ｐ．ＰｅａｒｃｅｆＭ等人研宄了電磁攪拌對鋁合金焊接過程的影響，結(jié)果證明，電??磁攪拌作用可減小熔池內(nèi)部的溫度梯度，有利于打破枝晶、増加形核率使晶粒細??化。??殷咸青等人在使用Ｈｅ－ＴＩＧ焊接ＬＤ１０ＣＳ鋁合金的過程中施加了間歇交變縱??向磁場來控制熔池流動［３２］。實驗證明，外加交變縱向磁場對熔池的攪拌作用有利??于熔池成分均勻化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]外加橫向磁場對304不銹鋼焊接熔池影響機理分析[J]. 劉海華,陳豪杰,李亮玉,王天琪.  焊接學(xué)報. 2019(03)
[2]外加穩(wěn)態(tài)磁場作用下的焊接電弧數(shù)值仿真[J]. 周祥曼,田啟華,杜義賢,柏興旺.  機械科學(xué)與技術(shù). 2018(07)
[3]外加高頻縱向磁場作用下的TIG焊電弧數(shù)值模擬[J]. 肖磊,樊丁,黃健康,王新鑫.  焊接學(xué)報. 2017(02)
[4]軸向磁場對非熔化極焊接電弧的影響[J]. 陳樹君,蒙丹陽,蘇再為,蔣凡,魯永生.  焊接學(xué)報. 2014(10)
[5]CO2氣體保護焊電弧溫度場和流場建模與分析[J]. 夏勝全,區(qū)智明,孫曉明.  焊接學(xué)報. 2013(11)
[6]磁場作用下鎂合金焊接接頭力學(xué)性能的變化[J]. 蘇允海,蔣煥文,秦昊,劉政軍.  焊接學(xué)報. 2013(04)
[7]先進的熔化極氣體保護焊焊接技術(shù)發(fā)展[J]. 雷小偉,楊瑞,齊風(fēng)華,孫朋朋,符浩,馬艷霞.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2013(02)
[8]縱向磁場作用下MIG焊電弧數(shù)值模擬[J]. 朱勝,王啟偉,殷鳳良,王曉明,梁媛媛.  沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2012(03)
[9]交變縱向磁場作用下MIG焊電弧行為研究[J]. 朱勝,王啟偉,殷鳳良,梁媛媛,王曉明,李顯鵬.  材料熱處理學(xué)報. 2011(11)
[10]外加縱向磁場作用下的TIG焊接電弧[J]. 常云龍,楊旭,李大用,李多.  焊接學(xué)報. 2010(04)

博士論文
[1]外加橫向磁場對高速GMAW駝峰焊道抑制機理的研究[D]. 王林.山東大學(xué) 2018
[2]等離子弧—熔池—小孔形態(tài)的一體化數(shù)值分析[D]. 菅曉霞.山東大學(xué) 2015

碩士論文
[1]外加復(fù)合磁場輔助高速GMAW焊接工藝的研究[D]. 張棪騰.山東大學(xué) 2018
[2]雙纜式十四絲GMAW焊接電弧的數(shù)值模擬研究[D]. 李翠紅.江蘇科技大學(xué) 2017
[3]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
[4]縱向磁場真空電弧等離子體的仿真研究[D]. 閆榮妮.沈陽工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3599667