【摘要】：薄壁件以其質量輕、結構緊湊等優(yōu)點廣泛應用于航空航天、汽車制造等諸多工業(yè)領域。同時因其壁厚尺寸小、結構形狀不規(guī)則導致薄壁件在傳統(tǒng)加工過程中質量難以保證且加工成本高。金屬增材制造技術提供了一種高效方法,但傳統(tǒng)增材制造方式存在熱輸入量較大導致成形變差問題,而磁控焊接技術為解決這一問題提供了一種新的方法。該技術施加非接觸電磁力作用于焊接過程,通過改變電弧行為、熔池流動及熔滴過渡調控焊縫成形進而達到改善焊縫質量的目的。因此研究如何將磁控焊接技術有效應用于薄壁件金屬增材成形具有重要意義。本文以薄壁件微束等離子堆焊為實驗對象,搭建磁控焊接試驗系統(tǒng),在焊接過程中通過調節(jié)勵磁參數獲得不同種類的外加橫向電磁場,同時利用CCD圖像采集系統(tǒng)獲取薄壁件堆焊過程熔池形態(tài),分別展開外加正向直流磁場、外加反向直流磁場、外加10Hz交變磁場、外加100Hz交變磁場下薄壁件堆焊成形試驗,分析不同類型磁場下薄壁件堆焊過程中電弧及熔池形態(tài)變化特點、堆焊層成形規(guī)律以及組織特性演變過程。結果表明:焊接電弧在直流磁場作用下發(fā)生磁偏吹,偏轉方向與磁場方向有關;焊接電弧在交流磁場作用下發(fā)生周期性的擺動;薄壁件無磁區(qū)域堆焊層橫截面呈“倒元寶”形狀;外加正向直流磁場對于控制堆焊層成形尺寸的作用較為明顯,其中45mT時寬度減小量達1.23mm,減小幅度達35%;外加26mT反向直流磁場時,有磁區(qū)域堆焊層熔合線在施加磁場后呈“波浪狀”,細化組織晶粒效果較明顯,同時組織晶粒的分布具有周期性特點;外加10Hz交流磁場時,將磁感應強度控制在6mT至14mT時,電弧的周期性偏轉對熔池具有攪拌作用且對堆焊層形貌影響較小,使原本粗大的胞狀晶向較為細密的胞狀樹枝晶和等軸晶轉變;外加100Hz交變磁場時,隨著磁感應強度的增大,堆焊層形貌變化較為明顯,同時堆焊層形貌逐漸從“倒元寶”形變成“桃”形。同時針對焊接過程中CCD采集的熔池側面圖像,采用開窗口技術,選取了特征區(qū)域進行圖像處理,利用Matlab軟件對實驗中采集的熔池實時圖像進行中值濾波、圖像增強、邊緣提取、邊緣擬合等數字圖像處理,最終得到了清晰的熔池邊緣曲線,這對后續(xù)實時提取熔池圖像特征參數實現(xiàn)磁控焊接智能化控制具有重要意義。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG409
【圖文】：

邐天津工業(yè)大學碩士學位論文邐逡逑變化改變了電弧中的能量密度分布，也改變了工件上電弧熱和電弧力的分布，進逡逑而影響熔池流動和焊縫成形。逡逑常云龍等［１３］對ＴＩＧ焊過程中添加不同方向磁場時的電弧行為進行了研宄，逡逑發(fā)現(xiàn)在恒定橫向磁場下，電弧縱向截面為偏吹形，如圖ｌ－４（ａ）；在交流橫向磁場逡逑下，電弧縱向截面為扇形，如圖ｌ－４（ｂ）；在縱向交流磁場卜，電弧縱向截面為鐘逡逑罩形，如圖卜４（ｃ）。在電弧形體變化的Q嬍�，加葎襁点扩大而讣{疲嫖露忍荻齲義隙砸П呦窒蟮牟鸕揭種譜饔謾ｅ義

本文編號：2722109