窄间隙焊接中焊剂带约束电弧的加热特性

摘要

窄间隙焊接技术效率高、焊接变形较小、接头的性能优良，因此受到各国的广泛关注。超窄间隙焊接的关键技术就是如何解决侧壁熔合问题，各国专家为攻克这一难题，发明了各种摆动电弧或者旋转的方法。但是这些方法使用较为复杂，这就限制了超窄间隙焊接技术的实际应用性。本文采用5 mm的坡口间隙，将特定成分的焊剂带沿坡口侧壁送入电弧区，对电弧进行约束，可阻止电弧沿侧壁攀升；同时又能有效地控制电弧的加热区域，保证坡口两侧壁的有效熔合。 基于焊剂片约束电弧的原理提出了焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法。设计并改进了相应的超窄间隙焊枪，并通过一系列试验开发了以硅溶胶为粘接剂的焊剂带制作方法，从而为进一步研究焊剂带约束电弧超窄问隙焊接奠定了基础。 利用焊剂带约束的电弧进行超窄间隙焊接可得到侧壁熔合良好的超窄间隙焊缝。通过分析超窄间隙焊接时焊剂带在电弧区的不同位置对约束电弧的影响，得到了焊剂带在电弧区可有效约束电弧的位置条件。另外，得到了焊缝成形良好的电压与送带速度匹配范围。同时，试验也表明适合于焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的熔滴过渡形态为短路过渡，电压与电流范围为20～24V、240～260A。最后，利用焊接电压、焊接电流、送带速度对焊缝截面尺寸的影响，分析了超窄间隙中焊剂带约束电弧的加热特性通过同步采集焊接电压波形与焊剂带电压波形，分析了焊剂带在其约束电弧中的位置与其电位的相关性。同时，还分析了焊剂带熔化后向熔池的过渡方式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1窄间隙焊接的技术特征

1.2超窄间隙焊接技术特征

1.3窄间隙焊接和超窄间隙焊接主要存在的问题

1.4窄间隙焊接方法的分类及焊接工艺的适用范围

1.4.1窄间隙焊接方法的分类

1.4.2典型的几种窄间隙焊接方法

1.5窄间隙焊接在工业上的应用

1.5.1压力容器、锅炉

1.5.2重型机械

1.5.3海洋结构和造船

1.5.4压力管道

1.6窄间隙焊接研究的重要意义

1.7本课题的研究内容

第2章焊剂带约束电弧超窄间隙焊接试验装置及方法

2.1焊剂带约束电弧超窄间隙焊接原理

2.2焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的试验装置及试验方法

2.3焊枪结构及主要部件功能简介

2.3.1焊枪的结构及设计

2.3.2焊枪主要部件及功能简介

2.3.3超窄间隙焊枪结构的优越性

2.4使用超窄间隙焊枪焊接的焊缝外观形貌

第3章焊剂带制作工艺及要求

3.1引言

3.2硅溶胶的粘接原理

3.2.1硅溶胶的胶团结构

3.2.2硅溶胶的干燥胶凝过程

3.3焊剂带制作工艺

3.3.1焊剂带的结构

3.3.2钢带表面处理

3.3.3焊剂颗粒大小对粘接强度的影响

3.3.4焊剂涂料浓度对粘接强度的影响

3.4焊剂带制作工艺

3.5增强焊剂带的弹性性能的方法

3.6结论

第4章焊剂带控制超窄间隙坡口内电弧加热区域的机制

4.1引言

4.2试验方法

4.3试验结果及分析

4.4讨论

4.5结论

第5章焊剂带控制超窄间隙坡口内电弧加热特性的研究

5.1试验方法及理论基础

5.2焊接参数对焊缝电弧加热特性的影响

5.2.1焊接电压的影响

5.2.2焊接电流的影响

5.2.3送带速度的影响

5.3结论

第6章焊剂带在电弧中的位置及其电压波形分析

6.1引言

6.2试验方法

6.3超窄间隙焊接中送带速度不同时焊剂带电压波形

6.4焊剂带电压波形的理论分析

6.5焊接电压不同时焊剂带电压波形

6.6熔滴短路过渡形态下焊剂带电压波形分析

6.8焊剂带与侧壁贴紧力加大时焊剂带在电弧区的波形类型

6.9电弧两侧焊剂带电压波形的分析与讨论

6.10结论

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文