鎢極惰性氣體保護焊（Tungsten inert gas,TIG）因其過程穩(wěn)定、質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點而廣泛應用于現(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)控機制及其缺陷抑制機理尚缺乏定量分析。因此,基于列置雙TIG電弧高速焊接工藝特點,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電弧對熔池的熱-力聯(lián)合調(diào)控機制、闡明焊接過程中缺陷抑制機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隨著熔池表面變形而變化的物理特點,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變化的主/輔TIG電弧熱、力分布模型,準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溫度驗證了所建模型的準確性和可靠性。以此為基礎,數(shù)值計算并分析了高速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理,對... 

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

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２熔池液態(tài)金屬流動??

缺陷，因此在其??１９６８年被Ｂｒａｄｓｔｒｅｄ２６］首次報道以來，各國學者從不同角度對其形成原因及機理??進行了大量研究并得到了豐碩成果。學者們通過對熔池熱過程及動態(tài)流動行為的??直接觀察，建立在一定簡化假設基礎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理。??Ｎｇｕｙｅｎ等人利用視覺檢測的方法獲得了?ＭＩＧ焊接過程中駝峰焊道缺陷產(chǎn)??生前后的演變過程，試驗結果表明熔池中液態(tài)金屬劇烈的后向流動是導致駝峰焊??道缺陷產(chǎn)生的主導因素，如圖１－３所示。Ｃｈｏ等人［２８］利用視覺檢測及數(shù)值模擬的??方法對ＭＩＧ焊接過程中駝峰焊道缺陷形成過程中溫度場與流場的分析，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??擬得到的溫度場及流場如圖１４所示。???Ｉ—??圖１－３?ＭＩＧ焊駝峰焊道形成過程中熔池行為［２７］??４??

山東大學碩士學位論文??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及流場分布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??弧壓力應該保持相對平衡。電弧壓力小于靜壓力時，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，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現(xiàn)了對熔池中較重要特征參數(shù)的有效預估。計??算結果表明，電弧剪切力是造成焊接過程中熔池凹陷區(qū)產(chǎn)生的主要驅動力，而其??余作用力產(chǎn)生的影響相對較校此外，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)金屬的后向流速達到１?ｍ／ｓ。極薄的液態(tài)金屬層由于??相對較小的熱容會迅速凝固，阻礙尾部液態(tài)金屬的向前回流導致駝峰焊道的形成。??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，實現(xiàn)了對駝峰焊道缺陷的準確模擬并提出一組無量綱參數(shù)組ｔｔ６??以預測駝峰焊道缺陷產(chǎn)生的臨界條件，如圖１－５所示。大量液態(tài)金屬沿側壁通道??向后流動，熔池側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，凹陷區(qū)長度增大，誘發(fā)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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