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

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CMT焊接工藝過渡方式

沈陽工業(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程中引入磁場的方式對焊接過程進(jìn)行控制的一種焊接方法。通過引入磁場的方式對焊接過程中的電弧形態(tài)、熔滴過渡、熔池液態(tài)金屬的流動產(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)按照引入磁場的方式分為以下三種：外加縱向同軸磁場，外加橫向磁場，外加尖角磁常這三種外加磁場都有各自的特點，施加在焊接過程中會有不同的效果，比如橫向磁場可以使焊接電弧產(chǎn)生偏移，縱向磁場會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縱向磁場在焊接技術(shù)中的研究現(xiàn)狀在上世紀(jì)六七十年代，國外的研究者將磁場引入到焊接中，發(fā)現(xiàn)在磁場的作用下，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為縱向磁場示意圖。直到八十年代，國外一位專家才將外加磁場對焊接電虎熔滴過渡、熔池液態(tài)金屬流動和焊縫一次結(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)研究了不同強度及頻率的縱向磁場對CO2焊接電弧的影響。實驗結(jié)果表明，在焊接過程中外加縱向磁場可提高電弧挺度及穩(wěn)定性。在一定強度的縱向磁場作用下，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引入到GTAW焊接技術(shù)中，實驗發(fā)現(xiàn)外加磁場有效地減少了LD10CS鋁合金焊縫中氣孔[34]。之后，殷咸青又發(fā)現(xiàn)在一定的磁場參數(shù)下，間歇交變縱向磁場使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應(yīng)用于鎂板GTAW焊接過程中，研究焊接接頭力學(xué)性能和顯微組織。結(jié)果表明：外加縱向磁場影響晶粒的形核及長大過程，同時磁場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焊接過程中引入交變縱向磁場，研究發(fā)現(xiàn)：在磁場作用下，電弧發(fā)生旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)先擴散后緊縮形態(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縱向磁場示意圖Fig.1.3Schematicdiagramoflongitudinalmagneticfield1.4.2橫向磁場在焊接技術(shù)中的研究現(xiàn)狀K.Ando等人發(fā)現(xiàn)外加橫向磁場（圖1.4）使TIG電弧前傾可推動熔池內(nèi)液態(tài)金屬的向前流動，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
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博士論文
[1]鋁/鍍鋅鋼板CMT熔—釬焊機理研究[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.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[2]外加橫向交流磁場對鈦合金焊接接頭組織性能影響[D]. 劉治宇.沈陽工業(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]外加磁場對高速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



本文編號：2939575