窄间隙GMAW电弧形态和熔滴过渡行为的研究

摘要

窄间隙GMAW是一种高效且低热输入的新型焊接方法，在中厚板焊接领域具有广泛的应用前景。窄间隙GMAW过程中，电弧的爬升行为与熔滴过渡形式对焊接质量产生重要的影响。因此，文中针对间隙约束条件下的电弧和熔滴过渡行为，从以下三个方面展开研究:
　　第一、窄间隙GMAW工艺研究。针对窄间隙GMAW的工艺特点，建立了快速原型实验系统与高速摄像采集系统，进行了不同工艺参数下窄间隙GMAW的实时控制、电信号同步采集与电弧、熔滴行为的采集与处理。
　　第二、间隙约束条件下的电弧行为研究。针对窄间隙GMAW过程中的电弧爬升行为，分析了间隙约束条件下的电弧自动调节过程与产生电弧爬升现象的原因;同时针对窄间隙GMAW电弧负载特性的变化，建立了描述窄间隙GMAW电流分配形式的数学解析模型。以上研究结果表明:在窄间隙约束条件下由于最小电压原理电弧首先会选择一条最短的路径导电，当焊丝端部到间隙侧壁的距离小于焊丝端部到间隙底面的距离时，电弧会选择较短的导电路径燃烧，此时干伸长也随着减小，由于电弧的自调节作用，电弧长度也将随之增加，但是焊丝端部到间隙侧壁的距离是一定的，此时电弧长度将无法继续增加，所以只有通过对焊丝的熔化来增加电弧的长度。因此，焊丝的干伸长不断减小，导致了电弧沿间隙侧壁向上爬升的现象。针对窄间隙约束条件下，焊接电弧的爬升问题，使用陡降特性的电源焊接时，可消除电弧自身的调节作用，因此不会出现电弧爬升的现象。
　　第三、间隙约束条件下的熔滴过渡行为研究。根据高速摄像采集到的电弧照片，针对不同的电弧形态下的熔滴过渡行为进行归类总结，并用静力平衡理论分析了熔滴的受力，解释了不同电弧形态下的熔滴过渡的行为。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 窄间隙焊接的背景

1．3 窄间隙焊接技术的研究现状

1．3．1 窄间隙GMAW焊接方法的研究现状

1．3．2 焊接电弧形态的研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 窄间隙GMAW实验系统设计

2．1 窄间隙GMAW焊接系统的设计

2．2 窄间隙GMAW软件系统的设计

2．2．1 快速原型系统

2．2．2 快速原型软件系统

2．3 高速摄像系统设计

2．4 窄间隙GMAW工艺实验

2．5 本章小结

第3章 窄间隙约束下的电弧行为的采集与分析

3．1 窄间隙GMAW的焊接电弧形态

3．2 不同焊接参数下的窄间隙GMAW电弧行为的采集与分析

3．2．1 间隙宽度对窄间隙GMAW电弧形态的影响

3．2．2 送丝速度对窄间隙GMAW电弧形态的影响

3．2．3 焊接电压对窄间隙GMAW电弧形态的影响

3．3 窄间隙GMAW电弧行为的分析

3．3．1 常规GMAW电弧调节过程

3．3．2 窄间隙GMAW中电弧爬升的现象

3．4 采用陡降特性电源时窄间隙GMAW的焊接电弧形态

3．5 本章小结

第4章 窄间隙GMAW电弧模型的建立与熔滴过渡行为的研究

4．1 窄间隙GMAW电弧模型的建立

3．4．2 模型的数值求解算法

4．2 不同电弧形态下的窄间隙GMAW熔滴过渡行为采集与分析

4．2．1 第一类电弧形态下窄间隙GMAW熔滴过渡行为采集与分析

4．1．2 第二类电弧形态下窄间隙GMAW熔滴过渡行为采集与分析

4．1．3 第三类电弧形态下窄间隙GMAW熔滴过渡行为采集与分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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