發(fā)布時間：2017-08-24 22:38

  本文關鍵詞：厚壁鋁合金擺動電弧窄間隙MIG立向焊接工藝研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代航空航天工業(yè)的發(fā)展,焊接結構趨于大型化,厚壁鋁合金成為重要的結構材料�？紤]到焊接工序及工程費用等問題,在實際生產過程中常采用立向焊接的方式。立向焊接時,由于熔池自然下淌,焊縫成形比較困難。擺動電弧窄間隙GMAW能夠增加側壁熔深,解決側壁熔合不良問題,特別適合厚板焊接。本文在自行設計的擺動電弧窄間隙焊炬基礎之上,對鋁合金立向焊接工藝進行了研究。研究了各工藝參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律,揭示了常見幾種成形缺陷的成因及控制機理,確定了最佳工藝參數(shù)規(guī)范區(qū)間,實現(xiàn)了100mm厚的厚壁鋁合金的焊接,并獲得無成形缺陷的焊接接頭�；跀[動導電嘴的原理,設計了擺動電弧窄間隙MIG焊炬,并得到了各擺動參數(shù)之間的關系和擺動軌跡方程。設計了插入式保護氣噴嘴,并通過煙氣染色試驗對其進行了優(yōu)化。對擺動電弧窄間隙立向焊接的熔滴過渡和電弧行為進行了研究。結果表明,在擺動過程中為射滴過渡,而在側壁停留過程中除了射滴過渡還伴隨著短路過渡發(fā)生,在兩側壁處熔滴的平均過渡頻率要低于在擺動過程中的平均過渡頻率,而熔滴尺寸要略大于在擺動時熔滴尺寸。通過單因素試驗,研究了各工藝參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律,并確定了能夠保證焊縫正常成形的工藝規(guī)范參數(shù)區(qū)間。通過正交實驗研究了各工藝參數(shù)對焊縫截面尺寸的影響顯著性,結果表明焊接速度和送絲速度對焊縫熔寬和焊縫厚度影響最大,擺動角度對焊縫凹度的影響最大。分析了熔池下淌、波浪形焊縫和焊縫表面中凸三種常見的焊縫成形缺陷的成因,并提出了控制措施。控制熔池下淌的措施一是適當提高焊接速度,二是適當增大導電嘴與水平方向的傾斜角;改善波浪形焊縫的措施是使擺動頻率選擇最大1.4Hz,焊接速度在120mm/min~260mm/min;避免焊縫表面中凸缺陷的措施主要是在保證焊縫正常成形時,增大擺動角度。對100mm厚的厚壁2219鋁合金進行了單道多層焊接,通過優(yōu)化工藝參數(shù)和層間清除氧化膜等措施,得到了外部成形良好,無明顯成形缺陷的焊接接頭。焊縫中心組織為細小的等軸晶粒,沿厚度方向差別不大;熱影響區(qū)寬度較窄,大約為5mm;熔合線附近的焊縫組織晶粒粗大,是焊接接頭中強度和硬度最低的地方。
【關鍵詞】：窄間隙焊接 擺動電弧 立向焊接 熔滴過渡 焊縫成形
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 擺動電弧窄間隙焊接的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 擺動電弧窄間隙GMAW技術的研究進展10-15
• 1.2.2 窄間隙GMAW焊接工藝研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 厚板鋁合金立焊的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 厚板鋁合金常用的焊接方法及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 立焊工藝研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 主要研究內容21-23
• 第2章 擺動電弧窄間隙GMAW焊炬設計及優(yōu)化23-36
• 2.1 焊炬擺動控制部分的設計23-26
• 2.1.1 擺動控制機構及原理23-24
• 2.1.2 擺動參數(shù)及擺動軌跡的設計24-26
• 2.2 保護氣噴嘴的設計及優(yōu)化26-34
• 2.2.1 插入式噴嘴主體設計26-27
• 2.2.2 保護氣通路的設計與優(yōu)化27-32
• 2.2.3 冷卻及絕緣效果測試32-34
• 2.3 導電嘴的改進34-35
• 2.4 擺動電弧窄間隙MIG焊接系統(tǒng)的搭建35
• 2.5 本章小結35-36
• 第3章 擺動電弧窄間隙焊接熔滴過渡研究36-49
• 3.1 高速攝像采集系統(tǒng)與電流電壓采集系統(tǒng)36-37
• 3.2 平板立向堆焊的熔滴過渡37-38
• 3.3 窄間隙立向焊接一個擺動周期內的熔滴過渡規(guī)律38-40
• 3.4 各工藝參數(shù)對熔滴過渡的影響40-48
• 3.4.1 送絲速度對熔滴過渡的影響41-43
• 3.4.2 擺動頻率對熔滴過渡的影響43-45
• 3.4.3 側壁停留時間對熔滴過渡的影響45-46
• 3.4.4 擺動角度對熔滴過渡的影響46-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第4章 擺動電弧窄間隙立焊焊縫成形規(guī)律和機理研究49-70
• 4.1 試驗材料及坡口形式49-50
• 4.2 試驗方法及焊縫成形評價標準50-51
• 4.3 擺動電弧窄間隙立焊工藝參數(shù)規(guī)范區(qū)間的確定51-58
• 4.3.1 送絲速度對焊縫成形的影響51-53
• 4.3.2 焊接速度對焊縫成形的影響53-54
• 4.3.3 擺動角度對焊縫成形的影響54-56
• 4.3.4 側壁停留時間對焊縫成形的影響56-57
• 4.3.5 擺動頻率對焊縫成形的影響57-58
• 4.4 焊縫成形缺陷的控制機理58-63
• 4.4.1 熔池下淌的成因及控制機理59-61
• 4.4.2 波浪形焊縫成因及控制機理61-62
• 4.4.3 焊縫表面中凸的成因及控制機理62-63
• 4.5 優(yōu)化工藝參數(shù)的確定63-68
• 4.6 本章小結68-70
• 第5章 厚壁 2219-T87 鋁合金擺動電弧窄間隙立向焊接70-79
• 5.1 單道多層焊接工藝的研究70-73
• 5.1.1 坡口形式及工藝參數(shù)70-71
• 5.1.2 焊接接頭成形71-72
• 5.1.3 層間未熔合缺陷的改善措施72-73
• 5.3 焊接接頭微觀組織分析73-78
• 5.3.1 顯微硬度測試75-76
• 5.3.2 焊接接頭的抗拉強度76-78
• 5.4 本章小結78-79
• 結論79-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙博;窄間隙MAG焊電弧行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

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本文編號：733472