带状电极MAG焊熔滴过渡及焊缝成形研究

论文摘要

带状电极MAG焊是一种高效的熔化极气体保护焊接方法,这种方法主要是用矩形截面的带状电极代替传统的丝状电极,它具有提高焊接速度及提高熔敷率等优点,本文主要以0.2×6mm和0.4×5mm的不锈钢带为电极,对这种方法的电弧特性、电弧形态、熔滴过渡及焊缝成形特点进行了深入研究。首先建立了带状电极MAG焊试验平台,包括焊接试验系统、电流电压信号采集系统、电弧形态和熔滴过渡高速摄像系统等。其中焊枪是整个试验平台的核心部分,本文自主设计加工了带极MAG焊枪,针对带状电极的特点设计了扁平状的电极夹,保证了焊带平稳的传送及引弧的顺利。结果表明,设计的带极焊枪能满足实验要求。利用高速摄像系统配合适当的减光片采集电弧形态。带状电极MAG焊的电弧是焊带端部多个电弧耦合在一起形成的,并在焊带端部左右移动,随时间发生周期性变化。焊带正面的电弧形态呈半椭球形,从阳极区到阴极区电弧的梯度变化很小,侧面电弧呈锥形。带极MAG焊的电弧形态主要受焊带送进速度及电弧电压的影响。本文采用氙灯背光高速摄像系统及电流电压采集系统对带极MAG焊的熔滴过渡行为与电信号进行拍摄及采集。试验结果表明,带极MAG焊主要有短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、旋转射流过渡等熔滴过渡形式。在本实验条件下,根据电弧稳定性、焊缝成形等试验结果,可以知道射滴过渡为最佳也是最主要的熔滴过渡形式,带极MAG焊在较大范围内都呈现射滴过渡。影响熔滴过渡的因素主要有焊带送进速度、电弧电压和带极尺寸。随着焊带送进速度增加,熔滴过渡形式发生变化。随着电弧电压增加,熔滴尺寸细化,过渡频率增加。堆焊试验表明,带极MAG焊,由于电流密度的减小,电弧压力下降,在大电流焊接时,可以提高熔敷率,有效地避免指状熔深,减少烧穿、咬边等焊接缺陷,焊缝成形良好。试验还发现,随着焊带送进速度的增加,熔宽增加,熔深增加;随着电弧电压的增加,熔宽增加,焊缝成形系数增加;与丝极MAG焊相比,带状电极MAG焊的熔宽宽,焊缝成形系数高,熔敷速度高,稀释率低。此外,本文还通过大量的试验,确定了在现有条件下几种焊带的最佳焊接规范区间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题目的及研究意义
• 1.2 高效MIG/MAG焊的研究现状及分析
• 1.2.1 高效T.I.M.E焊接法
• 1.2.2 多丝MAG焊
• 1.3 带极MAG焊的研究现状
• 1.3.1 国外带极MAG焊的研究现状
• 1.3.2 国内带极MAG焊的研究现状
• 1.4 本文研究的内容
• 第2章 带极MAG焊试验系统
• 2.1 焊接试验系统的建立
• 2.1.1 焊接工艺试验系统
• 2.1.2 电弧及熔滴过渡信息采集方法和设备
• 2.2 试验材料
• 2.3 本章小结
• 第3章 带状电极MAG焊的电弧特性研究
• 3.1 带状电极MAG焊电弧电特性研究
• 3.1.1 电弧电压的影响
• 3.1.2 焊带送进速度的影响
• 3.2 带状电极MAG焊电弧形态及其特点
• 3.3 带状电极MAG焊电弧形态的影响因素
• 3.3.1 焊带送进速度对电弧形态的影响
• 3.3.2 电弧电压对电弧形态的影响
• 3.3.3 电弧形态的周期性变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 带状电极MAG焊的熔滴过渡研究
• 4.1 带状电极MAG焊熔滴过渡形式
• 4.1.1 大滴过渡形式
• 4.1.2 短路过渡形式
• 4.1.3 射滴过渡形式
• 4.1.4 射流/旋转射流过渡形式
• 4.2 带状电极MAG焊熔滴过渡的影响因素
• 4.2.1 焊带送进速度对熔滴过渡的影响
• 4.2.2 电弧电压对熔滴过渡的影响
• 4.3 带状电极MAG焊熔滴过渡受力分析及过渡过程
• 4.3.1 熔滴受力分析
• 4.3.2 带状电极MAG焊的熔滴过渡过程
• 4.4 本章小结
• 第5章 带状电极MAG焊的焊缝成形
• 5.1 尺寸为0.2×6mm带极的焊接工艺参数对焊缝成形的影响
• 5.1.1 焊带送进速度对焊缝成形的影响
• 5.1.2 电弧电压对焊缝成形的影响
• 5.2 尺寸为0.4×5mm带极的焊接工艺参数对焊缝成形的影响
• 5.2.1 焊带送进速度对焊缝成形的影响
• 5.2.2 电弧电压对焊缝成形的影响
• 5.3 丝极与带极焊缝成形对比
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢