带状电极窄间隙MAG焊电弧行为及焊缝成形研究

摘要

带状电极窄间隙 MAG焊是一种新的窄间隙焊接方法，这种方法采用带状电极取代传统的圆焊丝，旨在利用带状电极独特的形状，燃烧时扩展的电弧形态和电弧运动特征，来改善窄间隙坡口侧壁和根部不易加热的问题。本文主要以0.2×6mm2这种规格的不锈钢带为电极，在搭建的试验平台上研究带状电极窄间隙 MAG焊电弧的特性和运动行为、焊缝成形特点，以及它们的影响因素，找出带状电极窄间隙 MAG焊稳定焊接、成形良好的工艺区间，并在此基础上研究带状电极窄间隙MAG焊的多层焊接。
　　本文首先从带极 MAG焊电弧行为和熔滴过渡特点，阐述了带状电极窄间隙 MAG焊的实现原理。针对窄间隙焊接的特殊要求，设计开发了带极窄间隙MAG焊枪。试验表明，该焊枪结构简单，水、气、电接入方便，导带平稳可靠，易于拆装和维护。在此基础上建立了带状电极窄间隙 MAG焊试验系统，包括焊接系统、高速摄像系统、电流电压采集系统和气体保护系统。
　　其次，焊接过程中利用电流电压采集系统对电信号进行采集，同时采用高速摄像系统对窄间隙中的电弧进行拍摄。根据电流电压波形，分析电弧燃烧的稳定性，再结合高速摄像的电弧图像分析电弧在坡口间隙内的运动。研究发现当其他参数一定时，在一定范围内随着送带速度的增加，电弧在间隙中左右摆动越明显，电流电压的波动增大；随着间隙宽度的增大，电弧燃烧愈发稳定，电弧摆动幅度减小，电流电压的波动也减小；随着电弧电压的增大，电弧长度增加，电弧摆动趋势更加明显，电流电压波动幅值增加。研究表明，电弧的燃烧特性和其运动行为有内在联系，电弧运动的本质就是阴极斑点移动，寻找最短的电通道，以满足电弧能量最小原理。
　　再次，研究了典型工艺参数对带状电极窄间隙 MAG焊焊缝成形的影响。结果表明，当其他参数一定时，在一定的范围内随着送带速度的增加，焊缝成形和侧壁熔合情况变好；随着间隙宽度的增加，电弧摆动减弱，电弧对侧壁的加热作用减弱，导致侧壁的熔合效果变差，焊缝成形变差；随着电弧电压的增加，电弧长度增加，电弧对侧壁的加热作用增强，侧壁熔合和焊缝成形变好。
　　最后，对带状电极窄间隙MAG焊进行了多层焊接实验，得到了成形美观、坡口侧壁和层间熔合良好的焊缝。结果表明，对于带状电极窄间隙 MAG焊这种新的焊接方法，在焊接参数的适当匹配下，可以实现窄间隙焊接。

目录

带状电极窄间隙MAG焊电弧行为 及焊缝成形研究

RESEARCH ON ARC BEHAVIOR AND BEAD APPEARANCE OF NARROW GAP GAS METAL ARC WELDING PROCESS WITH STRIP ELECTRODE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 窄间隙焊接技术的研究现状

1.3 带极MAG的研究现状

1.4 课题主要研究内容

第2章 带极窄间隙MAG焊试验系统的建立

2.1 引言

2.2 带状电极窄间隙MAG焊试验系统

2.3 试验材料

2.4 本章小结

第3章 带状电极窄间隙MAG焊电弧行为研究

3.1 引言

3.2 带极窄间隙MAG焊电弧行为研究

3.3 带状电极窄间隙MAG焊电弧运动行为的机理

3.4 本章小结

第4章 带极窄间隙MAG焊焊缝成形研究

4.1 引言

4.2 带极窄间隙MAG焊焊缝成形特点

4.3 带极窄间隙MAG焊多层焊缝成形

4.4 本章小结

总 结

参考文献

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致 谢