本文關鍵詞：磁場作用下短路電弧熔滴過渡的數值模擬

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【摘要】：目前針對控制短路過渡CO2焊飛濺，改善焊縫成形的研究主要集中于小電流下的薄板焊接，而在中等焊接電流下，，焊絲直徑變大，會出現電弧偏吹等不良現象。因此，本文將外加縱向磁場引入到焊接電弧工作區(qū)域，研究磁場作用對于短路過渡CO2焊的電弧形態(tài)、熔滴過渡和焊縫成形的影響，從而解決磁場對于在中等焊接電流下CO2焊的控制作用。 本課題采用數值模擬、數值計算與實驗數據相結合的方法，首先利用數值仿真來模擬縱向磁場作用下電弧形態(tài)、熔滴過渡以及焊縫成形的變化，直觀觀察縱向磁場對CO2焊的影響；接下來通過高速攝像實驗拍攝并計算電弧形態(tài)的錐角、半徑等參數，熔滴過渡形態(tài)參數，采用平面堆焊獲得磁場作用下焊縫熔深熔寬，利用實驗得到數據研究磁場作用下電弧形態(tài)，熔滴過渡和焊縫成形的變化規(guī)律；最后采用數值建模的方法，推導計算公式，量化外加磁場對于CO2焊的影響，分析熔滴短路過渡過程中分別在燃弧期、短路初期和短路末期的受力形式，從根本上解釋電弧形態(tài)，熔滴形態(tài)和焊縫成形在磁場作用下變化的原因。 通過實驗和數值分析的結果顯示：在低頻磁場作用下，最佳磁場參數為2A60Hz時，電弧形態(tài)呈擴張的鐘罩型，熔滴過渡頻率較無磁場有所增加，焊縫熔寬增加，熔深減小；在高頻磁場作用下，最佳磁場參數為2A2000Hz時，電弧徑向被壓縮，熔滴過渡頻率也增加，但焊縫熔寬減小，熔深增加。同時，在短路過渡燃弧期與短路初期，低頻磁場對熔滴的電磁收縮力減小，促進熔滴向熔池的鋪展以及短路過渡，減小短路瞬時飛濺；在短路末期，高頻磁場壓縮短路液橋，促進了金屬液橋的拉斷，減小了熔滴的短路時間，提高熔滴過渡頻率，減小了“電爆炸”飛濺，改善了焊縫成形。
【關鍵詞】：縱向磁場 高速攝像 短路過渡 受力分析
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG444.73
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 磁控焊接技術的國內外研究現狀11-13
• 1.2.1 磁場作用焊接電弧的研究11
• 1.2.2 磁場作用熔滴過渡的研究11-12
• 1.2.3 磁場作用焊縫成形的研究12-13
• 1.3 焊接數值模擬的研究13-16
• 1.3.1 焊接數值模擬的研究現狀13-15
• 1.3.2 焊接數值建模的理論研究15-16
• 1.4 課題研究的內容及實驗方法16-17
• 第2章 磁場作用下短路過渡 CO_2焊的數值模擬分析17-35
• 2.1 外加磁場分布的數值模擬17-19
• 2.1.1 電磁場控制方程組17
• 2.1.2 磁場分布計算模型及網格劃分17-18
• 2.1.3 模擬結果分析18-19
• 2.2 外加磁場作用下短路過渡電弧形態(tài)的數值模擬19-25
• 2.2.1 磁場作用下電弧的控制方程19-20
• 2.2.2 計算模型及邊界條件20-21
• 2.2.3 模擬結果分析21-25
• 2.3 外加磁場作用下焊縫成形的數值模擬25-35
• 2.3.1 焊接熱控制方程組25-26
• 2.3.2 模型建模及模擬流程26-29
• 2.3.3 相應熱源函數的二次開發(fā)29-32
• 2.3.4 模擬結果分析32-35
• 第3章 實驗裝置及方法35-41
• 3.1 實驗裝置及實驗材料35-37
• 3.2 外加磁場作用下短路過渡 CO_2焊電弧形態(tài)實驗37-39
• 3.3 外加磁場作用下短路過渡 CO_2焊熔滴過渡實驗39-40
• 3.4 外加磁場作用下短路過渡 CO_2焊焊縫成形實驗40-41
• 第4章 外加磁場作用下短路過渡 CO_2焊實驗結果與分析41-60
• 4.1 外加磁場作用對短路過渡 CO_2焊電弧形態(tài)的影響41-45
• 4.2 外加磁場作用對短路過渡 CO_2焊熔滴過渡的影響45-56
• 4.2.1 外加磁場作用對短路過渡 CO_2焊熔滴過渡頻率的影響45-48
• 4.2.2 外加磁場作用對短路過渡 CO_2焊熔滴過渡形態(tài)的影響48-56
• 4.3 外加磁場作用對短路過渡 CO_2焊焊縫成形的影響56-60
• 第5章 外加磁場對短路過渡 CO_2焊作用的機理分析60-76
• 5.1 外加磁場對短路過渡 CO_2焊電弧形態(tài)的作用機理60-62
• 5.1.1 外加磁場對短路過渡 CO_2焊電弧擴張作用的機理分析60-61
• 5.1.2 外加磁場對短路過渡 CO_2焊電弧壓縮作用的機理分析61-62
• 5.2 外加磁場對 CO_2焊熔滴過渡的力學分析62-74
• 5.2.1 燃弧期球狀熔滴階段熔滴的受力分析63-66
• 5.2.2 短路初期液橋受力分析66-70
• 5.2.3 短路末期液橋受力分析70-74
• 5.3 外加磁場對短路過渡 CO_2焊焊縫成形的作用機理74-76
• 第6章 結論76-77
• 參考文獻77-81
• 在學研究成果81-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：683476