双熔化极单电弧旁路耦合焊接的工艺特征研究

论文摘要

使用高效焊接方法是提高焊接效率的重要途径。为了提高焊接速度,需要增加填充金属的熔敷效率。传统GMAW焊接在增大送丝速度的同时伴随着通过焊丝的电流和与通过工件的电流的同时增大,而通过工件的电流过大会导致对工件的热输入过大,影响焊接质量。DE-GMAW焊接方法在既能提高填充金属熔敷效率的同时,又能控制焊接过程对母材的热输入量,合理分配焊接过程中产生的热量,避免线能量过大导致的一系列问题,从而实现高速度高质量焊接。为了进一步研究DE-GMAW焊接方法,改善焊接系统的稳定性,提高焊接系统的熔敷效率与熔敷系数,本文建立了双熔化极单电弧旁路耦合焊接系统。通过在试验过程中同步采集电流电压信号和拍摄高速摄像图片,在焊后拍摄焊道截面照片,研究双熔化极单电弧旁路耦合焊接系统的工艺特征。焊接系统中有两个熔化极,但仅有一个电弧。主丝为电弧阳极,从丝与工件共同作为电弧阴极。从丝在系统中用于分流,通过主丝的电流一部分流向工件,另一部分流向从丝。利用从丝分流可以减小焊接过程中对工件的热输入,同时还可以利用分流所产生的热量熔化焊丝,提高焊接系统的熔敷系数。双熔化极单电弧旁路耦合焊可以实现稳定的焊接过程。主丝的熔滴过渡方式为一脉一滴,一脉多滴或多脉一滴。从丝与工件始终保持短路状态,熔滴过渡方式为连续桥络过渡,可以实现无飞溅无间断的由固态焊丝至液态熔池金属的过渡。焊接过程中熔滴过渡稳定性好,几乎没有飞溅。本文重点研究了主焊机预设值、从焊机预设电压、主丝送丝速度和从丝送丝速度四个因素对通过主丝的电流、通过工件的电流和通过从丝的电流的影响,以及对于主丝与从丝熔滴过渡的影响,对主丝、从丝和系统整体的熔敷系数的影响和对焊道表面成形及焊道截面几何参数的影响,并得出了各个参数的影响规律。通过改变主焊机预设值和从焊机的预设电压可以调节通过工件的电流和通过从丝的电流的比例,在提高熔敷效率的同时实现对母材的热输入的精确控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 高效焊接方法及其特点
• 1.1.2 高效焊接方法
• 1.2 DE-GMAW的研究现状
• 1.2.1 DE-GMAW焊接方法
• 1.2.2 熔化型DE-GMAW
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 试验系统与焊接试验
• 2.1 焊接试验系统
• 2.2 焊接试验设备
• 2.2.1 弧焊电源
• 2.2.2 送丝机
• 2.2.3 焊接工作台
• 2.3 信号采集系统
• 2.3.1 电信号采集系统
• 2.3.2 高速摄像系统
• 2.4 焊接试验设计与基本试验参数
• 第三章 双熔化极单电弧旁路耦合焊接工艺特征
• 3.1 双熔化极单电弧旁路耦合焊系统基本工艺特征
• 3.2 各参数对焊接电流的影响
• 3.2.1 主焊机预设值对焊接电流的影响
• 3.2.2 从焊机预设电压对焊接电流的影响
• 3.2.3 主丝送丝速度对焊接电流的影响
• 3.2.4 从丝送丝速度对焊接电流的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 双熔化极单电弧旁路耦合焊的熔滴过渡研究
• 4.1 电弧力与熔滴过渡
• 4.2 各参数对熔滴过渡的影响
• 4.2.1 主焊机预设值对熔滴过渡的影响
• 4.2.2 从焊机预设电压对熔滴过渡的影响
• 4.2.3 主丝送丝速度对熔滴过渡的影响
• 4.2.4 从丝送丝速度对熔滴过渡的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 双熔化极单电弧旁路耦合焊的熔敷系数与焊道分析
• 5.1 各参数对熔敷系数的影响
• 5.1.1 主焊机预设值对熔敷系数的影响
• 5.1.2 从焊机预设电压对熔敷系数的影响
• 5.1.3 主丝送丝速度对熔敷系数的影响
• 5.1.4 从丝送丝速度对熔敷系数的影响
• 5.1.5 薄板焊接的焊道分析
• 5.2 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢