本文關(guān)鍵詞：厚壁鋁合金擺動(dòng)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(jié)構(gòu)趨于大型化,厚壁鋁合金成為重要的結(jié)構(gòu)材料�？紤]到焊接工序及工程費(fèi)用等問(wèn)題,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常采用立向焊接的方式。立向焊接時(shí),由于熔池自然下淌,焊縫成形比較困難。擺動(dòng)電弧窄間隙GMAW能夠增加側(cè)壁熔深,解決側(cè)壁熔合不良問(wèn)題,特別適合厚板焊接。本文在自行設(shè)計(jì)的擺動(dòng)電弧窄間隙焊炬基礎(chǔ)之上,對(duì)鋁合金立向焊接工藝進(jìn)行了研究。研究了各工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律,揭示了常見(jiàn)幾種成形缺陷的成因及控制機(jī)理,確定了最佳工藝參數(shù)規(guī)范區(qū)間,實(shí)現(xiàn)了100mm厚的厚壁鋁合金的焊接,并獲得無(wú)成形缺陷的焊接接頭�；跀[動(dòng)導(dǎo)電嘴的原理,設(shè)計(jì)了擺動(dòng)電弧窄間隙MIG焊炬,并得到了各擺動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系和擺動(dòng)軌跡方程。設(shè)計(jì)了插入式保護(hù)氣噴嘴,并通過(guò)煙氣染色試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)擺動(dòng)電弧窄間隙立向焊接的熔滴過(guò)渡和電弧行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在擺動(dòng)過(guò)程中為射滴過(guò)渡,而在側(cè)壁停留過(guò)程中除了射滴過(guò)渡還伴隨著短路過(guò)渡發(fā)生,在兩側(cè)壁處熔滴的平均過(guò)渡頻率要低于在擺動(dòng)過(guò)程中的平均過(guò)渡頻率,而熔滴尺寸要略大于在擺動(dòng)時(shí)熔滴尺寸。通過(guò)單因素試驗(yàn),研究了各工藝參數(shù)對(duì)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(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究了各工藝參數(shù)對(duì)焊縫截面尺寸的影響顯著性,結(jié)果表明焊接速度和送絲速度對(duì)焊縫熔寬和焊縫厚度影響最大,擺動(dòng)角度對(duì)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(jiàn)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(dāng)提高焊接速度,二是適當(dāng)增大導(dǎo)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(dòng)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(shí),增大擺動(dòng)角度。對(duì)100mm厚的厚壁2219鋁合金進(jìn)行了單道多層焊接,通過(guò)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(wú)明顯成形缺陷的焊接接頭。焊縫中心組織為細(xì)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(qiáng)度和硬度最低的地方。
【關(guān)鍵詞】：窄間隙焊接 擺動(dòng)電弧 立向焊接 熔滴過(guò)渡 焊縫成形
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(dòng)電弧窄間隙焊接的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 擺動(dòng)電弧窄間隙GMAW技術(shù)的研究進(jìn)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?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 擺動(dòng)電弧窄間隙GMAW焊炬設(shè)計(jì)及優(yōu)化23-36
• 2.1 焊炬擺動(dòng)控制部分的設(shè)計(jì)23-26
• 2.1.1 擺動(dòng)控制機(jī)構(gòu)及原理23-24
• 2.1.2 擺動(dòng)參數(shù)及擺動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)24-26
• 2.2 保護(hù)氣噴嘴的設(shè)計(jì)及優(yōu)化26-34
• 2.2.1 插入式噴嘴主體設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.2 保護(hù)氣通路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化27-32
• 2.2.3 冷卻及絕緣效果測(cè)試32-34
• 2.3 導(dǎo)電嘴的改進(jìn)34-35
• 2.4 擺動(dòng)電弧窄間隙MIG焊接系統(tǒng)的搭建35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 擺動(dòng)電弧窄間隙焊接熔滴過(guò)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(guò)渡37-38
• 3.3 窄間隙立向焊接一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)的熔滴過(guò)渡規(guī)律38-40
• 3.4 各工藝參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡的影響40-48
• 3.4.1 送絲速度對(duì)熔滴過(guò)渡的影響41-43
• 3.4.2 擺動(dòng)頻率對(duì)熔滴過(guò)渡的影響43-45
• 3.4.3 側(cè)壁停留時(shí)間對(duì)熔滴過(guò)渡的影響45-46
• 3.4.4 擺動(dòng)角度對(duì)熔滴過(guò)渡的影響46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 擺動(dòng)電弧窄間隙立焊焊縫成形規(guī)律和機(jī)理研究49-70
• 4.1 試驗(yàn)材料及坡口形式49-50
• 4.2 試驗(yàn)方法及焊縫成形評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)50-51
• 4.3 擺動(dòng)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(duì)焊縫成形的影響51-53
• 4.3.2 焊接速度對(duì)焊縫成形的影響53-54
• 4.3.3 擺動(dòng)角度對(duì)焊縫成形的影響54-56
• 4.3.4 側(cè)壁停留時(shí)間對(duì)焊縫成形的影響56-57
• 4.3.5 擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫成形的影響57-58
• 4.4 焊縫成形缺陷的控制機(jī)理58-63
• 4.4.1 熔池下淌的成因及控制機(jī)理59-61
• 4.4.2 波浪形焊縫成因及控制機(jī)理61-62
• 4.4.3 焊縫表面中凸的成因及控制機(jī)理62-63
• 4.5 優(yōu)化工藝參數(shù)的確定63-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第5章 厚壁 2219-T87 鋁合金擺動(dòng)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(cè)試75-76
• 5.3.2 焊接接頭的抗拉強(qiáng)度76-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(xué);2009年

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本文編號(hào)：733472