鎢極惰性氣體保護(hù)焊（Tungsten inert gas,TIG）因其過程穩(wěn)定、質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)中,如薄壁不銹鋼工業(yè)管的TIG焊接生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)薄壁不銹鋼工業(yè)管的低成本高速焊接生產(chǎn),2015年開發(fā)出了綠色高效列置雙TIG電弧高速焊接工藝,并成功應(yīng)用于不銹鋼工業(yè)管的焊接生產(chǎn),但輔助TIG電弧的熱-力聯(lián)合調(diào)控機(jī)制及其缺陷抑制機(jī)理尚缺乏定量分析。因此,基于列置雙TIG電弧高速焊接工藝特點(diǎn),通過研究其熔池液態(tài)金屬傳熱傳質(zhì)行為,定量揭示列置雙TIG電弧高速焊接過程中輔助TIG電弧對(duì)熔池的熱-力聯(lián)合調(diào)控機(jī)制、闡明焊接過程中缺陷抑制機(jī)理具有重要的理論與工程意義。根據(jù)高速TIG焊熔池表面變形以及電弧熱力分布會(huì)隨著熔池表面變形而變化的物理特點(diǎn),考慮了兩鎢極參數(shù)不同所造成的區(qū)別,分別建立了隨熔池表面變形自適應(yīng)變化的主/輔TIG電弧熱、力分布模型,準(zhǔn)確描述焊接過程中前后兩TIG電弧的熱、力分布,利用焊縫成形和HAZ溫度驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性和可靠性。以此為基礎(chǔ),數(shù)值計(jì)算并分析了高速TIG焊接熔池液態(tài)金屬的傳熱傳質(zhì)行為。為研究列置雙TIG電弧高速焊接過程中的焊縫表面成形缺陷抑制機(jī)理,對(duì)... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２熔池液態(tài)金屬流動(dòng)??

缺陷，因此在其??１９６８年被Ｂｒａｄｓｔｒｅｄ２６］首次報(bào)道以來，各國(guó)學(xué)者從不同角度對(duì)其形成原因及機(jī)理??進(jìn)行了大量研究并得到了豐碩成果。學(xué)者們通過對(duì)熔池?zé)徇^程及動(dòng)態(tài)流動(dòng)行為的??直接觀察，建立在一定簡(jiǎn)化假設(shè)基礎(chǔ)上的解析模型以及綜合考慮熔池傳熱傳質(zhì)行??為的數(shù)值分析模型以揭示駝峰焊道缺陷的形成原因與機(jī)理。??Ｎｇｕｙｅｎ等人利用視覺檢測(cè)的方法獲得了?ＭＩＧ焊接過程中駝峰焊道缺陷產(chǎn)??生前后的演變過程，試驗(yàn)結(jié)果表明熔池中液態(tài)金屬劇烈的后向流動(dòng)是導(dǎo)致駝峰焊??道缺陷產(chǎn)生的主導(dǎo)因素，如圖１－３所示。Ｃｈｏ等人［２８］利用視覺檢測(cè)及數(shù)值模擬的??方法對(duì)ＭＩＧ焊接過程中駝峰焊道缺陷形成過程中溫度場(chǎng)與流場(chǎng)的分析，發(fā)現(xiàn)在??低硫含量條件下，Ｍａｒａｎｇｏｎｉ力在駝峰焊道缺陷的形成過程中并非起到主導(dǎo)作用，??而表面張力引起的液態(tài)金屬薄層的產(chǎn)生及其提前凝固起到重要作用，利用數(shù)值模??擬得到的溫度場(chǎng)及流場(chǎng)如圖１４所示。???Ｉ—??圖１－３?ＭＩＧ焊駝峰焊道形成過程中熔池行為［２７］??４??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??丄?ｄｉｌｌ?Ｂ－＾ｉ｜－??■ＢｔａｄＨ?＇?■?Ｊ??屋?Ｌ?一—二；１??＾?”通丨Ｃ—??ｊＶ、?〇－?：－??＾?繫通?ｉｉｉｉｉ＾ｊｉ＾ｉ?ｉｒｉｉｉｉｉ??圖１４?ＭＩＧ焊駝峰焊道形成過程中溫度場(chǎng)及流場(chǎng)分布Ｍｌ??Ｐａｔｏｎ等人１２９１提出，在ＴＩＧ焊接熔池尾部產(chǎn)生的液態(tài)金屬堆積的靜壓力與電??弧壓力應(yīng)該保持相對(duì)平衡。電弧壓力小于靜壓力時(shí)，電弧下方的液態(tài)金屬層厚度??大，有利于保證良好的焊縫成形；電弧壓力大于靜壓力時(shí)，電弧下方的液態(tài)金屬??層厚度小，由于其熱容較小容易產(chǎn)生提前凝固從而誘發(fā)駝峰焊道缺陷的形成。??Ｍｅｎｄｅｚ等人利用量綱分析的方法研究了?ＴＩＧ焊接過程中凹陷區(qū)的形成及尺寸??與不同作用力之間的相互影響并實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔池中較重要特征參數(shù)的有效預(yù)估。計(jì)??算結(jié)果表明，電弧剪切力是造成焊接過程中熔池凹陷區(qū)產(chǎn)生的主要驅(qū)動(dòng)力，而其??余作用力產(chǎn)生的影響相對(duì)較校此外，在電弧剪切力作用下，熔池內(nèi)部液態(tài)金屬??薄層厚度約為５０?Ｍｍ，液態(tài)金屬的后向流速達(dá)到１?ｍ／ｓ。極薄的液態(tài)金屬層由于??相對(duì)較小的熱容會(huì)迅速凝固，阻礙尾部液態(tài)金屬的向前回流導(dǎo)致駝峰焊道的形成。??Ｍｅｎｇ等人１＾１通過三維數(shù)值分析模型的建立并綜合考慮焊接過程中隨熔池??表面變形自適應(yīng)變化的電弧熱、電弧壓力、電弧剪切力以及電磁力等電弧熱－力??的相互耦合作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)駝峰焊道缺陷的準(zhǔn)確模擬并提出一組無量綱參數(shù)組ｔｔ６??以預(yù)測(cè)駝峰焊道缺陷產(chǎn)生的臨界條件，如圖１－５所示。大量液態(tài)金屬沿側(cè)壁通道??向后流動(dòng)，熔池側(cè)壁通道以及熔池尾部液態(tài)金屬在脫離電弧加熱后迅速凝固，阻??礙熔池液態(tài)金屬的流動(dòng)，凹陷區(qū)長(zhǎng)度增大，誘發(fā)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高速GTAW焊縫表面成形缺陷的形成機(jī)理及其抑制措施[D]. 孟祥萌.山東大學(xué) 2017
[2]高速GMAW焊縫咬邊缺陷形成機(jī)理及其抑制措施的研究[D]. 宗然.山東大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2938542