激光-MIG復(fù)合焊接方法是一種高效先進(jìn)的鋁合金連接技術(shù),但其焊接接頭依然存在晶粒粗大、氣孔率高等缺陷,解決這一問題的關(guān)鍵在于改善熔池的凝固結(jié)晶過程�；诔暘�(dú)特的非線性效應(yīng),如空化效應(yīng)和聲流效應(yīng),將其引入鋁合金的激光-MIG復(fù)合焊接過程中,并提出超聲輔助激光-MIG(U-L-MIG)復(fù)合焊接方法。根據(jù)超聲和焊接的工作特點(diǎn)設(shè)計(jì)并優(yōu)化出兼具超聲振動(dòng)和電弧焊接的復(fù)合焊炬,構(gòu)建了U-L-MIG復(fù)合焊接平臺(tái)。采用數(shù)值計(jì)算方法研究了聲學(xué)幾何參數(shù)對聲場狀態(tài)的影響規(guī)律,并結(jié)合水滴滴落試驗(yàn)和聚苯乙烯小球(EPS)的駐波懸浮試驗(yàn)揭示了聲輻射力的作用效果。進(jìn)一步研究超聲施加前后對焊接電弧、熔滴過渡和電參數(shù)的影響探求該方法的可行性。根據(jù)U-L-MIG復(fù)合焊接方法的工作原理,需在超聲振動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)出復(fù)合焊炬。采用傳統(tǒng)解析求解方法計(jì)算出超聲振動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)尺寸,并結(jié)合有限元方法加以驗(yàn)證,獲得了與超聲驅(qū)動(dòng)電源的工作頻率諧振匹配的超聲振動(dòng)系統(tǒng)。對超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了焊絲送進(jìn)、電纜連接、氣流保護(hù)的焊接要求,依托激光器平臺(tái)完成了U-L-MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)的構(gòu)建�；诩{維爾-斯托克斯方程和組分輸運(yùn)方程計(jì)...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1空化效應(yīng)圖示[16]

(1)空化效應(yīng)超聲空化是一種超聲在液態(tài)介質(zhì)中傳播所產(chǎn)生的特有物理現(xiàn)象,也是超聲在介質(zhì)中非線性傳播的體現(xiàn)。聲波進(jìn)入液態(tài)介質(zhì)中,會(huì)連續(xù)形成稠密和稀疏區(qū)域。在負(fù)聲壓區(qū)階段,溶解于液體中的氣體在“面積”效應(yīng)和“外殼”效應(yīng)下[16],發(fā)生定向擴(kuò)散,空化核長大,生成非穩(wěn)態(tài)的空穴或氣泡。液體繼....

圖1-2聲流效應(yīng)圖示[20]

式中,f表示超聲頻率,A為振動(dòng)幅值。(3)聲輻射效應(yīng)聲輻射效應(yīng)是高能量密度聲場中的一種非線性體現(xiàn)。聲波在介質(zhì)傳播過程中,會(huì)導(dǎo)致空間內(nèi)傳播介質(zhì)產(chǎn)生能量密度差。當(dāng)一定體積的物體位于聲場中時(shí),物體表面的聲場能量差異形成一定的勢能,作用于物體后的宏觀表現(xiàn)為聲輻射力[21]。King[22....

圖1-3不同聲發(fā)射高度下的超聲駐波懸浮現(xiàn)象[24](a)19.9mm;(b)19.3mm

式中,分別為聲場某一位置處聲壓和振速的有效值,c為該介質(zhì)下聲速�；诼曒椛湫�(yīng),超聲在聲懸浮、超聲馬達(dá)、細(xì)胞分離等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。利用聲輻射效應(yīng)的產(chǎn)生的超聲駐波懸浮現(xiàn)象如圖1-3所示。(4)機(jī)械與熱效應(yīng)通常認(rèn)為超聲波的機(jī)械和熱效應(yīng)為空化和聲流效應(yīng)的衍生效應(yīng)。超聲波在介質(zhì)傳播過程....

圖1-4超聲對初生Si生長尺寸的影響[27]

早在1976年,G.I.Eskin[25]對超聲作用于鋁合金鑄件的凝固過程進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)凝固組織的細(xì)化現(xiàn)象主要與超聲傳入熔體后引起的空化效應(yīng)有關(guān)。1994年,G.I.Eskin對鋁合金熔體凝固過程的超聲作用機(jī)理進(jìn)行了分析,認(rèn)為位于熔體中表面的未被潤濕的Al2O3質(zhì)點(diǎn)為空化提供形....

本文編號(hào)：4035193