熔化極氣保焊由于具有成本低廉、效率高、設(shè)備操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械智能化生產(chǎn)等顯著優(yōu)點(diǎn),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(duì)于高速M(fèi)IG焊來(lái)說(shuō),焊速過(guò)大會(huì)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(jìn)一步提高。課題組前期研發(fā)了一種外加復(fù)合磁場(chǎng)輔助的MIG焊接工藝,經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證,該外加復(fù)合磁場(chǎng)可有效抑制高速M(fèi)IG焊的咬邊與駝峰焊道缺陷,大幅提高焊接速度。然而,對(duì)于該復(fù)合磁場(chǎng)影響MIG電弧熱力特性、改善焊縫成形的內(nèi)在機(jī)理,仍缺乏本質(zhì)性的理論研究�；诖�,本課題基于實(shí)際外加勵(lì)磁裝置的布置方式,建立了外加復(fù)合磁場(chǎng)三維模型和MIG電弧仿真計(jì)算的數(shù)值模型,通過(guò)有限元軟件分別對(duì)靜態(tài)MIG電弧、不考慮熔滴過(guò)渡的MIG磁控電弧和考慮熔滴過(guò)渡的MIG磁控電弧進(jìn)行了模擬仿真,分析了MIG電弧的熱力特性,重點(diǎn)研究了外加復(fù)合磁場(chǎng)對(duì)MIG電弧溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和電磁場(chǎng)的影響,以及熔滴飛行過(guò)程中電弧熱力特性的變化。初步揭示了外加復(fù)合磁場(chǎng)調(diào)控MIG電弧的作用機(jī)理,探索了勵(lì)磁電流和焊接電流對(duì)MIG電弧溫度、電流密度、流體速... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１橫向磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)等離子體的調(diào)控作??

?Ｔ?＿??／?ｙｙ．?＾—－ＥＬ￡ＣＴＲＯＨ？ａＣＴ??圖１．１橫向磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)等離子體的調(diào)控作??用，并對(duì)磁控等離子弧的射流特性進(jìn)行了理論研究。結(jié)果表明，橫向交變磁場(chǎng)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(dòng)幅度隨著勵(lì)磁強(qiáng)??度的增加而增大，但是當(dāng)勵(lì)磁強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，等離子弧會(huì)變得不穩(wěn)定［２５］。??（２）外加平行磁場(chǎng)??平行磁場(chǎng)是指磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于電極軸線而平行于焊接方向的磁場(chǎng)。對(duì)??焊接電弧施加交變平行磁場(chǎng)，會(huì)使電弧在垂直焊縫方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。??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(wèn)題，對(duì)ＴＩＧ??電弧施加了外加交變平行磁場(chǎng)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)電弧施加合適的交變平行磁場(chǎng)，??能夠抑制電弧的飄移，提商電弧穩(wěn)定性。??（３）外加縱向磁場(chǎng)??縱向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電極軸線平行

Ｎｏｍｕｒａ等人開(kāi)發(fā)了尖角磁場(chǎng)，并利用該磁場(chǎng)對(duì)ＴＩＧ電弧進(jìn)行了控制。??實(shí)驗(yàn)證明，由于外加尖角磁場(chǎng)可同時(shí)分解出橫向磁場(chǎng)分量和縱向磁場(chǎng)分量，電??弧形狀由圓形變成橢圓，如圖１．２所示。通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，外加尖角磁場(chǎng)作用??下，電弧中心壓力降低３４％，從而降低了電弧對(duì)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(chǎng)對(duì)ＴＩＧ電弧形態(tài)的影響［３（）Ｉ??１．２．２?外加磁場(chǎng)調(diào)控熔池行為??外加磁場(chǎng)對(duì)焊接熔池的調(diào)控是通過(guò)使外加磁場(chǎng)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(lái)實(shí)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(dòng)??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(duì)鋁合金焊接過(guò)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(xì)??化。??殷咸青等人在使用Ｈｅ－ＴＩＧ焊接ＬＤ１０ＣＳ鋁合金的過(guò)程中施加了間歇交變縱??向磁場(chǎng)來(lái)控制熔池流動(dòng)［３２］。實(shí)驗(yàn)證明，外加交變縱向磁場(chǎng)對(duì)熔池的攪拌作用有利??于熔池成分均勻化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]外加橫向磁場(chǎng)對(duì)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]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(chǎng)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(chǎng)數(shù)值分析[D]. 李琰.山東大學(xué) 2015
[4]縱向磁場(chǎng)真空電弧等離子體的仿真研究[D]. 閆榮妮.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2011



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