活性鎢極氬弧焊（A-TIG）焊作為一種新型的焊接方法,相比于傳統(tǒng)TIG焊,能夠大幅提高焊縫熔深,將其應(yīng)用于不銹鋼焊接中能有效減小焊接變形、熱應(yīng)力集中等問題,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前尚無有效的手段能夠?qū)崿F(xiàn)熔池金屬表面張力的測量,電弧作用下熔池液態(tài)金屬表面張力變化規(guī)律認識不清,使得A-TIG焊熔深增加機理缺乏統(tǒng)一的認識,尤其多組元活性劑配方的優(yōu)化大多通過正交實驗,存在一定的盲目性。在此背景下,本文利用熔池振蕩法測量了不同組元活性劑下不銹鋼A-TIG焊熔池金屬表面張力數(shù)據(jù)及變化規(guī)律,對A-TIG焊熔深增加機理進行了研究。首先根據(jù)熔池振蕩原理搭建了基于激光視覺法的不銹鋼A-TIG焊熔池表面張力測量系統(tǒng)及電弧行為測試系統(tǒng)。其次對單組元（氧化物、氟化物、氯化物）活性劑作用下不銹鋼TIG焊熔池表面張力變化規(guī)律、電弧行為進行研究。結(jié)果表明,氧化物活性劑會使熔池表面張力溫度梯度由負變正,導致熔池金屬馬蘭格尼對流模式發(fā)生變化,熔池中氧元素含量是影響熔池金屬表面張力溫度梯度的主要因素;SiO₂、B₂O₃、Cr₂... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

元素示蹤法研究

〉壤胱猶逯?淶牧?擔?囈?條件與實際的焊接過程仍然存在很大的差距，同時使用的表面張力數(shù)據(jù)大都是平衡條件下測得的，導致模擬結(jié)果與實際的焊接質(zhì)量存在很大的差別，A-TIG焊熔池表面張力相關(guān)數(shù)據(jù)的缺失嚴重制約了A-TIG熔深增加機理的研究，獲得熔池金屬表面張力數(shù)據(jù)及變化規(guī)律成為迫切需求。1.3高溫金屬熔體表面張力測量及模擬計算國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在高溫金屬熔體表面張力測量中，常用的方法主要有最大氣泡法、毛細管上升法、旋轉(zhuǎn)法、靜滴法、電磁懸浮法、振蕩射流法等，幾種常用的平衡條件下的高溫熔體表面張力測量方法如圖1.8所示[38]。a）最大氣泡法b）靜滴法圖1.8幾種常用的平衡條件下的表面張力測量方法示意圖[38]目前，在高溫金屬熔體研究領(lǐng)域，應(yīng)用較為廣泛、深入的測量方法主要有最大氣泡法、電磁懸浮法和靜滴法。最大氣泡法如圖1.8（a）所示，由于其測量原理及裝置較為簡單，對容器的形狀無特殊要求，在鑄造、冶金領(lǐng)域的研究最為深入。Gamez-MonteroPJ,CastillaR,FreireJ等人[39]采用最大氣泡法測量了平衡條件下添加不同合金元素后熔融鑄鐵表面張力的變化，建立了鑄鐵石墨形態(tài)與表面張力的關(guān)系模型，從而實現(xiàn)了根據(jù)當前表面張力對鑄鐵石墨形態(tài)的快速預測。ZhaiW，HongZY，XieWJ等人[40]對傳統(tǒng)氣泡法進行了改進，采用雙毛細管測量方法，實現(xiàn)了振動場條件下鋁和鋁合金熔體表面張

碩士學位論文15機完成，為減少電弧光對投射的激光的影響，在高速攝像機鏡頭上需要配備確定波長的濾光片，拍攝激光反射條紋時采用中心波長為670nm的濾光片。根據(jù)熔池振蕩的頻率特征，高速攝像采樣頻率設(shè)定為1000Hz。該拍攝系統(tǒng)最高采樣率為15000Hz，配有實時顯示面板及配套軟件，該軟件可以對拍攝的照片進行后期處理，對研究不同組元活性劑下的電弧形態(tài)提供了有力的幫助，該高速攝像系統(tǒng)組件如圖2.5所示。a）OLYMPUSi-speed3高速攝像機b）窄帶濾光片c）高速攝像軟件界面（激光條紋）圖2.5高速攝像及濾光系統(tǒng)組件2.2.2.3激光器及成像屏電弧光輻射在500-700nm光譜附近強度最弱，因此本實驗中選擇加拿大Nanoline公司生產(chǎn)的MiniHuskyLaser型工業(yè)用可變焦連續(xù)輸出結(jié)構(gòu)光激光器，結(jié)構(gòu)如圖2.6（a）所示，激光器輸出功率500mw，波長669.5nm，半帶寬±10nm，輸出的光斑模式為五線或單線平行光，本實驗中選擇五線光斑模式，輸出的五線激光如圖2.6（b）所示。此激光器特殊的波段以及大的功率可以在一定程度上有效減弱實驗過程中強烈電弧光對圖像傳感質(zhì)量的影響。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3429547