電弧增材制造作為一種金屬零件制造技術(shù),具有設(shè)備簡(jiǎn)單、材料利用率高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而電弧增材制造存在成形尺寸粗糙等不足。熔滴的過(guò)渡行為對(duì)于焊接質(zhì)量的影響是非常重要的,通過(guò)外部施加磁場(chǎng)來(lái)控制熔滴過(guò)渡過(guò)程是改善焊接質(zhì)量的重要途徑之一。本文通過(guò)外加交變縱向磁場(chǎng)對(duì)電弧增材制造的焊接過(guò)程進(jìn)行控制,利用高速攝像系統(tǒng)對(duì)不同磁場(chǎng)下的熔滴過(guò)渡行為進(jìn)行研究;借助于儀器設(shè)備分析磁場(chǎng)對(duì)熱處理后的增材制造試件組織性能影響;測(cè)量試件表面成形尺寸,分析磁場(chǎng)對(duì)試件成形精度的影響。實(shí)驗(yàn)中的電弧增材制造系統(tǒng)采用的是脈沖變極性冷金屬過(guò)渡（CMT-PA）焊接技術(shù)。其工藝特點(diǎn)是將交流CMT工藝和脈沖MIG工藝相結(jié)合。在交流CMT焊時(shí),施加交變縱向磁場(chǎng)后,熔滴體積增大,形狀由原來(lái)的圓球狀變?yōu)楸馇驙?電弧由左右搖擺形態(tài)變成為旋轉(zhuǎn)形態(tài),對(duì)熔池具有電磁攪拌作用,電弧中的帶電粒子做螺旋式運(yùn)動(dòng),電弧旋轉(zhuǎn)方向隨著磁場(chǎng)方向改變而改變,隨著勵(lì)磁電流增大旋轉(zhuǎn)速度會(huì)加快,而勵(lì)磁頻率的增大使得電弧的旋轉(zhuǎn)半徑減小。脈沖MIG焊時(shí),交變縱向磁場(chǎng)的作用下,熔滴發(fā)生自轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)方向隨著磁場(chǎng)方向改變而改變,熔滴變?yōu)楸馇驙?縮頸持... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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CMT焊接工藝過(guò)渡方式

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2電弧增材制造試件Fig.1.2Testpieceofarcadditivemanufacturing1.4磁控焊接技術(shù)及其研究現(xiàn)狀磁控焊接是利用在焊接過(guò)程中引入磁場(chǎng)的方式對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行控制的一種焊接方法。通過(guò)引入磁場(chǎng)的方式對(duì)焊接過(guò)程中的電弧形態(tài)、熔滴過(guò)渡、熔池液態(tài)金屬的流動(dòng)產(chǎn)生影響，從而改善焊接質(zhì)量，提高焊縫金屬力學(xué)性能，減少焊接缺陷的產(chǎn)生[29]。國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們提出了各種磁控焊接技術(shù)，例如：磁偏虎磁擺虎磁旋轉(zhuǎn)、電磁攪拌等等。一般將磁控焊接技術(shù)按照引入磁場(chǎng)的方式分為以下三種：外加縱向同軸磁場(chǎng)，外加橫向磁場(chǎng)，外加尖角磁常這三種外加磁場(chǎng)都有各自的特點(diǎn)，施加在焊接過(guò)程中會(huì)有不同的效果，比如橫向磁場(chǎng)可以使焊接電弧產(chǎn)生偏移，縱向磁場(chǎng)會(huì)是焊接弧柱的等離子流和電流密度分布都發(fā)生改變。1.4.1縱向磁場(chǎng)在焊接技術(shù)中的研究現(xiàn)狀在上世紀(jì)六七十年代，國(guó)外的研究者將磁場(chǎng)引入到焊接中，發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)的作用下，可以將焊縫金屬組織細(xì)化，提高焊縫的力學(xué)性能[30-32]。圖1.3為縱向磁場(chǎng)示意圖。直到八十年代，國(guó)外一位專家才將外加磁場(chǎng)對(duì)焊接電虎熔滴過(guò)渡、熔池液態(tài)金屬流動(dòng)和焊縫一次結(jié)晶組織的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。分析表明：在外加磁場(chǎng)的作用下，焊縫金屬的化學(xué)均勻性得到提高，焊縫內(nèi)非金屬元素沿晶界的偏析程度減小，明顯提升了焊縫質(zhì)量。

第1章緒論5常云龍教授利用高速攝像技術(shù)研究了不同強(qiáng)度及頻率的縱向磁場(chǎng)對(duì)CO2焊接電弧的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在焊接過(guò)程中外加縱向磁場(chǎng)可提高電弧挺度及穩(wěn)定性。在一定強(qiáng)度的縱向磁場(chǎng)作用下，電弧穩(wěn)定且由錐形變?yōu)殓娬中蝃33]。賈昌申，羅鍵等人將間歇交變縱向磁場(chǎng)引入到GTAW焊接技術(shù)中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外加磁場(chǎng)有效地減少了LD10CS鋁合金焊縫中氣孔[34]。之后，殷咸青又發(fā)現(xiàn)在一定的磁場(chǎng)參數(shù)下，間歇交變縱向磁場(chǎng)使LD10CS鋁合金TIG氦弧焊的焊縫內(nèi)化學(xué)不均勻性和結(jié)晶裂紋都明顯減少，對(duì)焊縫金屬的一次結(jié)晶組織進(jìn)行了細(xì)化[35]。劉政軍教授將縱向交流磁場(chǎng)應(yīng)用于鎂板GTAW焊接過(guò)程中，研究焊接接頭力學(xué)性能和顯微組織。結(jié)果表明：外加縱向磁場(chǎng)影響晶粒的形核及長(zhǎng)大過(guò)程，同時(shí)磁場(chǎng)的電磁攪拌作用可以使熔池中雜質(zhì)球化并彌散分布，抑制熱裂紋及氣孔的產(chǎn)生[36-37]。白金在鋁合金MIG焊接過(guò)程中引入交變縱向磁場(chǎng)，研究發(fā)現(xiàn)：在磁場(chǎng)作用下，電弧發(fā)生旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)先擴(kuò)散后緊縮形態(tài)；焊縫晶粒細(xì)化，焊縫組織由柱狀晶變成等軸晶，力學(xué)性能得到提高，焊縫氣孔率明顯降低[38]。圖1.3縱向磁場(chǎng)示意圖Fig.1.3Schematicdiagramoflongitudinalmagneticfield1.4.2橫向磁場(chǎng)在焊接技術(shù)中的研究現(xiàn)狀K.Ando等人發(fā)現(xiàn)外加橫向磁場(chǎng)（圖1.4）使TIG電弧前傾可推動(dòng)熔池內(nèi)液態(tài)金屬的向前流動(dòng)，改善了焊縫的成形[39]。T．N．Jayarjan等人在使用TIG焊接鋁合金及9%

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]縱向磁場(chǎng)對(duì)CO2焊接電弧及焊縫成形的影響[J]. 常云龍,白金,劉丹,梅強(qiáng).  沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[2]鈦合金電弧增材制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 尹博,趙鴻,王金彪,劉運(yùn)鳳,馬洪文.  航空精密制造技術(shù). 2016(04)
[3]金屬材料增材制造技術(shù)[J]. 黃春平,黃碩文,劉奮成.  金屬加工(熱加工). 2016(02)
[4]鋁合金激光選區(qū)熔化成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 董鵬,李忠華,嚴(yán)振宇,黃超,梁曉康,何京文,陳濟(jì)輪,王國(guó)慶.  應(yīng)用激光. 2015(05)
[5]電弧增材制造成形控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 熊俊,薛永剛,陳輝,張衛(wèi)華.  電焊機(jī). 2015(09)
[6]鐵素體不銹鋼CMT焊接接頭HAZ組織性能研究[J]. 賀舒榕,王文先,張婷婷,張昭晗.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(05)
[7]汽車用鎂/鋼異種金屬冷金屬過(guò)渡點(diǎn)焊工藝特性[J]. 許慶偉,曹睿,陳劍虹,王培中.  焊接學(xué)報(bào). 2014(05)
[8]交流CMT動(dòng)態(tài)電弧特征及熔滴過(guò)渡行為分析[J]. 汪殿龍,張志洋,梁志敏,胡云巖,王軍.  焊接學(xué)報(bào). 2014(03)
[9]磁控技術(shù)在窄間隙焊接和高速TIG焊接上的應(yīng)用研究[J]. 賈思峰,鄭衛(wèi)剛.  熱加工工藝. 2013(13)
[10]增材制造:實(shí)現(xiàn)宏微結(jié)構(gòu)一體化制造[J]. 李滌塵,賀健康,田小永,劉亞雄,張安峰,連芩,靳忠民,盧秉恒.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]鋁/鍍鋅鋼板CMT熔—釬焊機(jī)理研究[D]. 張洪濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]鋁合金磁控MIG焊接電弧特性及焊縫組織性能的研究[D]. 白金.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2017
[2]外加橫向交流磁場(chǎng)對(duì)鈦合金焊接接頭組織性能影響[D]. 劉治宇.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鋁合金攪拌摩擦增材制造工藝研究[D]. 王忻凱.南昌航空大學(xué) 2015
[4]外加磁場(chǎng)對(duì)高速GMAW駝峰焊道的抑制作用[D]. 楊豐兆.山東大學(xué) 2014
[5]基于冷金屬過(guò)渡技術(shù)的鋁合金快速成形技術(shù)及工藝研究[D]. 姜云祿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下電弧特性和電弧行為的研究[D]. 祁貴云.北京工業(yè)大學(xué) 2004



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