本文關(guān)鍵詞：超薄板微束等離子弧焊散熱條件的研究

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【摘要】：薄板焊接,尤其是超薄板焊接時,面臨的最主要的問題就是燒穿和變形。厚度小于0.2 mm的金屬薄板在電子行業(yè)、醫(yī)療器械、航空航天、精密儀表以及日常生活用品領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。因此,超薄超細件制品的精密焊接技術(shù)就得到越來越多的重視,得到廣泛的研究。在超薄板微束等離子弧焊接過程中,對焊接的熱輸入要求非常的嚴格,焊接過程難以控制。超薄板焊接成形質(zhì)量的好壞除了與焊接熱輸入量有關(guān)外,還與焊接過程的散熱條件有關(guān)。由于焊接過程中的散熱情況復(fù)雜性,許多理論還未研究清楚,通過大量實驗方法則會大大提高科研成本,需要花費大量的金錢、時間和人力物力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,采用有限元方法對焊接過程的數(shù)值模擬進行分析得到了廣泛的研究和應(yīng)用。本文詳細論述了微束等離子弧焊技術(shù)研究現(xiàn)狀和薄板焊接中存在的特殊問題的原因及解決方案等。在研究中,通過數(shù)值分析的方法,對超薄板微束等離子弧焊焊接過程中散熱條件進行分析研究,并對超薄板微束等離子弧焊焊接工藝進行優(yōu)化處理。本文首先根據(jù)0.1 mm超薄板微束等離子弧焊接實際工裝情況,建立了帶有裝配夾具的超薄板焊接瞬態(tài)數(shù)值分析模型。電弧熱源模型采用經(jīng)修正的高斯熱源分布模型,夾具與焊板的接觸位置建立面面接觸對。在超薄板微束等離子弧焊時,帶有壓板和墊板的焊接夾具散熱作用對焊件上的溫度分布有較大的影響。采用夾具-焊板組合模型分析焊件上的溫度分布是適宜的,有限元理論分析結(jié)果和試驗結(jié)果有較好的吻合。其次研究了散熱條件對超薄板焊接溫度場和應(yīng)力場的影響。研究表明,不同散熱條件下焊接各個階段的熱循環(huán)曲線和溫度分布云圖不同,夾具散熱對超薄板焊接加熱和冷卻過程均有影響,可以明顯降低焊縫及近焊縫區(qū)峰值溫度以及高溫停留時間,這對超薄板焊接接頭性能以及焊縫成形質(zhì)量的影響意義重大;有夾具散熱焊接和無散熱條件的超薄焊接工件的應(yīng)力和變形有較大區(qū)別,當(dāng)有夾具散熱時,超薄板的殘余應(yīng)力和塑性變形量減小,變形區(qū)間較窄,相同位置的值較小,散熱可有效減小焊接變形。然后根據(jù)超薄板焊接散熱模型,分析不同參數(shù)對超薄板焊接散熱的影響。研究表明,當(dāng)其他焊接參數(shù)不變的情況下,增大接觸壓力,可以提高焊接過程散熱能力,當(dāng)接觸壓強增大到0.7 MPa以上時,對超薄板焊接散熱的影響作用減小;當(dāng)接觸壓力不變,改變壓力分布位置即夾具約束距離時,夾具約束距離越近,夾具對超薄板焊接散熱能力越強,在裝配位置允許的情況下,壓板間距越近越好。最后根據(jù)焊接裝配參數(shù)和工藝參數(shù)對焊接過程中散熱的影響,對0.1 mm厚度的N6鎳薄板進行微束等離子弧焊試驗,并進行工藝優(yōu)化。研究結(jié)果表明:在超薄N6板微束等離子弧焊直流焊情況下,焊接電流3.5 A,焊接速度5 mm/s時焊縫成形質(zhì)量優(yōu)良。
【關(guān)鍵詞】：超薄板 微束等離子弧焊 有限元模擬 散熱條件 工藝優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.2
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 選題意義13-14
• 1.2 微束等離子弧焊焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 薄板焊接特殊問題的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 薄板焊接燒穿問題的研究進展16-17
• 1.3.2 薄板焊接的變形問題的研究進展17-20
• 1.4 薄板焊接焊縫質(zhì)量控制的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 超薄板焊接散熱條件的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.6 主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點22-24
• 1.6.1 主要研究內(nèi)容22-23
• 1.6.2 創(chuàng)新點23-24
• 第二章 基于散熱效應(yīng)拘束下的超薄板焊接模型建立24-38
• 2.1 超薄板焊接的散熱過程和影響機制24-29
• 2.1.1 超薄板焊接散熱過程25-27
• 2.1.2 超薄板焊接散熱條件的影響因素27-29
• 2.2 散熱條件對超薄板焊接的應(yīng)力變形影響機理29
• 2.3 基于散熱條件的超薄板焊接幾何模型和網(wǎng)格劃分29-34
• 2.3.1 超薄板微束等離子弧焊接幾何模型30-32
• 2.3.2 超薄板微束等離子弧焊接網(wǎng)格劃分32-34
• 2.4 超薄板焊接溫度場和應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型34-36
• 2.4.1 基于散熱條件的薄板焊接溫度場數(shù)學(xué)模型和定解條件34-35
• 2.4.2 超薄板焊接熱彈塑性應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型35-36
• 2.5 微束等離子弧焊電弧熱源模型36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 散熱條件對超薄板焊接的溫度和應(yīng)力過程的研究38-67
• 3.1 拘束條件下超薄板焊接散熱效應(yīng)分析38-41
• 3.1.1 超薄板焊接散熱效應(yīng)產(chǎn)生的理論分析38-39
• 3.1.2 超薄板焊接夾具散熱系數(shù)的研究39-41
• 3.2 散熱條件對超薄板焊接起弧階段的影響分析41-50
• 3.2.1 起弧階段焊接熱循環(huán)對比分析41-44
• 3.2.2 起弧階段溫度分布云圖44-50
• 3.3 散熱條件對超薄板焊接收弧階段的影響分析50-56
• 3.3.1 收弧階段焊接熱循環(huán)對比分析50-52
• 3.3.2 收弧階段溫度分布云圖52-56
• 3.4 散熱條件對整體焊接情況影響分析56-62
• 3.4.1 平行于焊接方向上各個節(jié)點溫度隨時間變化過程56-59
• 3.4.2 垂直于焊接方向上各個節(jié)點溫度隨時間變化曲線59-60
• 3.4.3 焊縫中點位置溫度分布云圖60-62
• 3.5 散熱條件對超薄板焊接應(yīng)力和變形的影響62-64
• 3.6 散熱條件下的薄板熔池輪廓的焊接成形實驗驗證64-65
• 3.7 本章小結(jié)65-67
• 第四章 超薄板微束等離子弧焊散熱條件參數(shù)對溫度場影響67-92
• 4.1 壓力大小對超薄板焊接溫度場的影響67-74
• 4.1.1 壓力大小對起弧階段的影響67-69
• 4.1.2 壓力大小對收弧階段的影響69-71
• 4.1.3 壓力大小對平行于焊縫方向溫度場的影響71-73
• 4.1.4 壓力大小對垂直于焊縫方向散熱的影響73-74
• 4.2 壓力位置對超薄板焊接溫度場的影響74-82
• 4.2.1 壓力位置對起弧階段的影響75-77
• 4.2.2 壓力位置對收弧階段的影響77-79
• 4.2.3 壓力位置對平行于焊縫方向溫度場的影響79-81
• 4.2.4 壓力位置對垂直于焊縫方向散熱的影響81-82
• 4.3 超薄不銹鋼板焊接實驗82-84
• 4.4 超薄N6鎳板焊接試焊84-90
• 4.4.1 夾具的材料和尺寸對超薄板焊接散熱分析84-86
• 4.4.2 夾具約束距離對超薄板散熱問題的工藝研究86-87
• 4.4.3 基于散熱條件的超薄N6鎳板工藝優(yōu)化87-90
• 4.5 本章小結(jié)90-92
• 第五章 總結(jié)與展望92-94
• 參考文獻94-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果99-100
• 致謝100-101

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 謝忠英;;等離子弧焊接和微束等離子弧焊接的應(yīng)用[J];赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年06期

2 楊士勤,王小峰,閻久春,蔡七雄,高志純,王成志;直九飛機薄壁進氣道的高頻脈沖微束等離子弧焊[J];焊接;1995年07期

3 王雅生,崔琦,韓紅彪;微束等離子弧焊接焊縫熔寬的實時檢測控制系統(tǒng)[J];焊接技術(shù);2002年06期

4 白鋼,王捷;波紋管的微束等離子弧焊接[J];電焊機;2004年01期

5 王付鑫;何建萍;向鋒;;微束等離子弧焊焊接不銹鋼篩網(wǎng)的研究[J];熱加工工藝;2010年01期

6 ;微束等離子弧焊接試驗總結(jié)[J];電焊機;1974年01期

7 ;脈沖微束等離子弧焊工藝及設(shè)備的研究[J];電焊機;1975年02期

8 王清波;;微束等離子弧焊接在醫(yī)療手術(shù)器械方面的應(yīng)用[J];沈陽機電學(xué)院學(xué)報;1979年02期

9 陸樹笙;;微束等離子弧焊接[J];機械工人;1981年11期

10 本刊編輯部;;成焊所科研新成果簡介[J];電焊機;1982年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張勝軍;張小斌;劉世胄;;薄壁不銹復(fù)合鋼板(管)的微束等離子弧焊接工藝及接頭性能研究(焊接工藝參數(shù)對焊縫合金元素分布的影響)[A];中國電子學(xué)會焊接專業(yè)委員會第五屆學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

2 張紅權(quán);齊志揚;林濤;;不銹鋼細絲網(wǎng)的微束等離子弧焊接工藝研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

3 白鋼;李京龍;楊思乾;張勇;;波紋管的微束等離子弧焊接[A];第二屆中國北方焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

4 烏日開西·艾依提;趙萬華;盧秉恒;;基于MPAW焊接的金屬快速成形系統(tǒng)[A];2005年中國機械工程學(xué)會年會論文集第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議專輯[C];2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 盧飛;脈沖微束等離子弧焊超薄板對接接頭微觀組織的研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

2 宗小彥;超薄板微束等離子弧焊散熱條件的研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

3 馬為紅;微束等離子弧焊晶體管電源的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

4 于妍妍;斬波控制式微束等離子弧焊電源研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

5 王付鑫;高頻微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)及工藝研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號：772861