本文關鍵詞：窄間隙雙絲非共熔池GMAW熔池行為研究

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【摘要】：窄間隙雙絲GMAW焊接方法因為具有較高的焊接效率、較大的焊接厚度范圍、較好的成形特點,在生產實踐中得到了廣泛的應用。在實際焊接過程中雖然可以根據焊縫成形、焊縫橫截面及縱截面的金相照片以及高速攝像系統(tǒng)對焊接過程中熔池內部金屬流動進行分析,但是這只研究了熔池表面金屬流動特點。想要對焊接過程中熔池內金屬流動以及成形機理做出連續(xù)分析,需要依靠數值模擬的方法才能實現。本文通過Flow-3D軟件,對窄間隙雙絲GMAW共熔池和非共熔池焊接過程中不同參數對于熔池行為的影響進行了研究。首先,利用連續(xù)性方程、動量方程、能量方程,建立了焊接過程數值模型。將熱源模型分成熱量模型、質量模型和動量模型三部分。通過對比不同熱量分布模型,選擇并說明了雙橢球熱源的合理性,通過熱源偏轉使模擬與實際焊接過程相吻合。著重考察了電弧壓力和電磁力對熔池行為的影響。將模擬結果和實際焊縫成形特點進行對比,驗證了模型合理性并進行模型優(yōu)化。其次,通過試驗方法,在窄間隙雙絲GMAW焊接參數區(qū)間范圍內,分析了隨脈沖峰值電壓、焊接速度、送絲速度的不同焊縫成形的變化規(guī)律,說明了熔敷厚度、熔深、焊縫對稱性等幾何尺寸的變化趨勢。發(fā)現了在焊接過程中出現的咬邊、夾氣、夾渣、側壁未熔合等焊接缺陷,結合焊接參數的變化對焊接缺陷的產生做出宏觀解釋。再次,利用建立好的窄間隙雙絲GMAW焊接模型對共熔池和非共熔池條件下不同焊接參數對熔池行為的影響進行了模擬研究。通過金屬流場分析了不同空間位置處液態(tài)金屬流動規(guī)律和趨勢,得出了不同參數下對金屬流動影響的主要因素。通過縱截面和橫截面金屬流動情況,說明了焊接缺陷產生的微觀原因。最終,通過試驗結果和模擬結果對共熔池和非共熔池進行了比對,從焊縫成形質量、焊接參數調節(jié)區(qū)間、焊接過程穩(wěn)定性、焊接缺陷的產生等角度綜合分析了兩種模式的優(yōu)缺點以及適用范圍,說明了窄間隙雙絲非共熔池GMAW焊接的優(yōu)越性。
【關鍵詞】：Flow-3D 熱源模型 非共熔池 流場
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG444.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2.國內外研究現狀9-17
• 1.2.1 窄間隙焊接方法的研究進展9-12
• 1.2.2 雙絲GMAW溫度場和流場對焊縫成形影響的研究進展12-17
• 1.3 主要研究內容17-19
• 第2章 試驗設備與方法19-23
• 2.1 試驗設備19-20
• 2.1.1 窄間隙雙絲GMAW焊槍的選擇19
• 2.1.2 窄間隙雙絲GMAW全位置焊接系統(tǒng)19-20
• 2.1.3 電流電壓信號采集系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)20
• 2.2 試驗材料20-21
• 2.3 試驗方法21-23
• 2.3.1 焊接方法21
• 2.3.2 焊縫形貌測量與熔池行為研究方法21-23
• 第3章 窄間隙雙絲GMAW焊接數值模擬23-40
• 3.1 窄間隙雙絲GMAW焊接數學建模23-28
• 3.1.1 材料形狀及網格尺寸24
• 3.1.2 窄間隙雙絲GMAW焊接模擬控制方程24-26
• 3.1.3 邊界條件26-27
• 3.1.4 窄間隙雙絲GMAW電磁力數學表達模型27-28
• 3.2 數值模擬軟件Flow-3D28-29
• 3.3 窄間隙雙絲GMAW焊接熱源模型29-34
• 3.3.1 熱量模型30-33
• 3.3.2 質量模型33-34
• 3.3.3 動量模型34
• 3.4 窄間隙雙絲GMAW不同空間位置焊縫成形特點34-36
• 3.4.1 窄間隙雙絲GMAW非共熔池焊縫成形特點34-35
• 3.4.2 窄間隙雙絲GMAW共熔池焊縫成形特點35-36
• 3.5 窄間隙雙絲GMAW非共熔池焊接模型驗證36-39
• 3.5.1 平焊位置模擬結果與試驗驗證36-37
• 3.5.2 立焊位置模擬結果與試驗驗證37-38
• 3.5.3 仰焊位置模擬結果與試驗驗證38-39
• 3.6 本章小結39-40
• 第4章 窄間隙雙絲共熔池GMAW熔池行為研究40-52
• 4.1 窄間隙雙絲GMAW共熔池試驗參數選擇40-44
• 4.2 平焊位置處焊接參數變化對熔池行為的影響44-47
• 4.2.1 峰值電壓對熔池行為的影響44-46
• 4.2.2 焊接速度對于熔池行為的影響46-47
• 4.3 立焊位置處焊接參數變化對熔池行為的影響47-50
• 4.3.1 峰值電壓對熔池行為的影響47-48
• 4.3.2 焊接速度對熔池行為的影響48-50
• 4.4 窄間隙雙絲GMAW共熔池焊接工藝特點及應用范圍50
• 4.5 本章小結50-52
• 第5章 窄間隙雙絲非共熔池GMAW熔池行為的研究52-68
• 5.1 窄間隙雙絲非共熔池GMAW參數對焊縫成形的影響52-55
• 5.1.1 送絲速度對焊縫成形的影響52-53
• 5.1.2 焊接速度對于焊縫成形的影響53-54
• 5.1.3 峰值電壓對焊縫成形的影響54-55
• 5.2 窄間隙雙絲非共熔池GMAW焊接模擬結果55-66
• 5.2.1 平焊位置熔池行為模擬結果55-60
• 5.2.2 立焊位置熔池行為模擬結果60-65
• 5.2.3 仰焊位置熔池行為模擬結果65-66
• 5.3 窄間隙雙絲GMAW非共熔池與共熔池焊接比較66
• 5.4 本章小結66-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前8條

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中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 張良鋒;雙絲窄間隙GMAW設備及工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

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本文編號：1036894