水下干法焊接應(yīng)用于涉水設(shè)備的安裝和應(yīng)急維修。在實際焊接過程中,由于水深引起的高壓環(huán)境對于焊接過程產(chǎn)生很大的影響,降低焊接質(zhì)量。在高壓環(huán)境下焊接電弧發(fā)生收縮是水下干法焊接過程穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量的直接影響因素,產(chǎn)生電弧收縮現(xiàn)象的影響因素眾多,目前相關(guān)研究仍處于探索階段。深入開展高壓環(huán)境下焊接電弧收縮機(jī)理研究,對于如何提高水下高壓環(huán)境下焊接質(zhì)量具有明顯的現(xiàn)實意義。通過數(shù)值模擬方法,開展不同壓力環(huán)境下熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）的焊接電弧溫度場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電場強(qiáng)度以及焊接電弧形態(tài)的數(shù)值模擬,結(jié)果表明:GMAW電弧溫度場的最高溫度隨環(huán)境壓力增加而減小;焊接電弧的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度隨環(huán)境壓力的增加呈上升趨勢。與此同時,隨著環(huán)境壓力增加,焊接電弧中心的高溫區(qū)域發(fā)生收縮,其電弧形態(tài)從鐘罩形漸變?yōu)榧忓N形。針對影響高壓GMAW電弧收縮的諸多因素,分析了陰極斑點、電弧力、粒子能量等方面對焊接電弧的作用。隨著環(huán)境壓力的不斷增加,陰極斑點數(shù)量減少,導(dǎo)電通道聚集在局部區(qū)域內(nèi),陰極斑點的電子發(fā)射加劇;與此同時,在陰極斑點附近堆積更多的正離子,在陰極區(qū)域產(chǎn)生更強(qiáng)的電場,這也促進(jìn)了陰極斑點處發(fā)射電子的能力,延長了陰極... 

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 水下高壓焊接研究現(xiàn)狀
    1.3 高壓焊接電弧研究現(xiàn)狀
        1.3.1 高壓焊接電弧特性研究現(xiàn)狀
        1.3.2 高壓焊接電弧數(shù)值模擬現(xiàn)狀
    1.4 研究目的及內(nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 高壓GMAW電弧數(shù)值模擬
    2.1 數(shù)值模擬研究方法確定
        2.1.1 克努森數(shù)判斷
        2.1.2 熱力學(xué)平衡狀態(tài)判斷
    2.2 GMAW電弧數(shù)值模擬模型
        2.2.1 數(shù)值模擬控制方程
        2.2.2 焊接電弧計算區(qū)域
        2.2.3 焊接電弧邊界條件
        2.2.4 氬氣物性參數(shù)
    2.3 GMAW電弧數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        2.3.1 常壓GMAW電弧數(shù)值模擬結(jié)果
        2.3.2 高壓GMAW電弧數(shù)值模擬結(jié)果
        2.3.3 GMAW磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值模擬結(jié)果
        2.3.4 GMAW電場強(qiáng)度數(shù)值模擬結(jié)果
        2.3.5 GMAW數(shù)值模擬結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高壓GMAW電弧收縮理論分析
    3.1 陰極斑點對電弧收縮的影響
        3.1.1 陰極斑點的形成與特點
        3.1.2 高壓環(huán)境對陰極斑點的影響
    3.2 電弧力對電弧收縮的影響
        3.2.1 磁壓縮效應(yīng)
        3.2.2 自收縮效應(yīng)
        3.2.3 等離子流力
    3.3 能量耗散對電弧收縮的影響
        3.3.1 焊接電弧內(nèi)的粒子碰撞
        3.3.2 焊接電弧的輻射損失
    3.4 本章小結(jié)
第四章 高壓GMAW電弧驗證及分析
    4.1 高壓GMAW焊接系統(tǒng)與試驗方案
        4.1.1 高壓試驗艙及控制系統(tǒng)
        4.1.2 空氣壓縮系統(tǒng)
        4.1.3 焊接系統(tǒng)
        4.1.4 焊接電弧圖像采集系統(tǒng)
        4.1.5 焊接熔池觀測系統(tǒng)
        4.1.6 高壓GMAW焊接電弧觀測與熔池觀測試驗方案
        4.1.7 高壓GMAW焊接操作步驟
    4.2 GMAW電弧與熔池觀測結(jié)果及驗證
        4.2.1 GMAW電弧觀測結(jié)果
        4.2.2 GMAW熔池觀測結(jié)果
        4.2.3 試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對比與分析
    4.3 GMAW電弧軸向收縮分析及數(shù)值模擬
        4.3.1 GMAW電弧軸向尺寸測量與收縮分析
        4.3.2 GMAW電弧軸向收縮數(shù)值模擬及分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書



本文編號：3669761