YAG激光-双丝脉冲MIG复合焊（串列/并列）焊接电弧及熔滴过渡过程研究

摘要

YAG激光-双丝脉冲MIG电弧复合焊接是在激光焊与双丝焊的基础之上将复合焊的理念加以拓展,开发出的一种新型的焊接加工技术。目前,国内外对于复合焊的研究主要集中在激光与单电弧复合焊接方法的工艺研究与焊接过程模拟上,而对激光-双MIG/MAG复合焊接工艺方法的研究非常少。
　　本文搭建了YAG激光-双丝脉冲MIG电弧复合焊接试验系统,进行焊接试验并同步采集焊接过程中的电信号和高速摄像信号。试验证明,相同的参数条件下,焊丝排布方式不同(串列或并列)会对焊接过程有显著的影响。在评定一个焊接过程时,短路频率是一个衡量焊接过程稳定性的关键因素。
　　本文以未加入激光的试验为基础,分别在焊丝串列和并列条件下进行试验,分析了各个焊接参数对短路频率的影响规律;并在此基础上加入激光,分析了激光对短路频率和对焊缝成形的影响规律。
　　试验表明,随着焊接速度的增加,焊丝串列和并列条件下短路频率都呈相同的下降趋势。随着双丝间距由0mm逐渐增加至11mm,焊丝串列排布时,短路频率先下降,后上升,再下降。双丝间距取为3mm时焊接过程最佳,没有短路出现;焊丝并列排布时,随着双丝间距的变化,均无短路出现。随着焊枪倾角的增加,焊丝串列排布时,短路频率先下降,后上升,当焊枪倾角为60°时短路频率最小;焊丝并列排布时,随着焊枪倾角的变化,均无短路出现。随着送丝速度的增加,焊丝串列和并列时焊接过程中的短路频率都呈现相同的上升趋势。随着焊机预设值的上升,焊丝串列排布时,短路频率先下降,后上升,再下降;焊丝并列排布时,随着焊机预设值的变化,均无短路出现。
　　激光的加入使熔池更容易铺展,熔池高度降低,干伸长减小,从而促使短路频率下降。虽然激光降低熔滴过渡频率,熔滴的尺寸会增大,但由于激光加入之后,焊丝端部与下方熔池的距离显著增加,综合作用的结果是激光的加入使任意参数下焊接过程的短路频率降低。焊丝串列和并列方式下,在双MIG电弧焊接系统中加入激光之后,焊缝熔深和焊缝熔宽都有所增加,增加的程度随不同的焊接参数变化有所不同。一般情况下,相同焊接参数下,焊丝并列排布的熔宽明显大于焊丝串列排布的情况;而焊丝串列排布的熔深要大于焊丝并列排布的情况。

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第一章 绪论

1.1双丝MIG焊的发展历程和特点

1.2激光-电弧复合焊的发展历程和研究现状

1.3课题来源及意义

第二章 试验设备

2.1焊接设备

2.2信号采集设备

2.3其它设备

2.4本章小结

第三章 焊丝串列和并列条件下双丝脉冲MIG焊接试验及分析

3.1焊丝串列和并列的基础试验

3.2焊接速度对焊丝串列和并列焊接过程的影响

3.3双丝间距对焊丝串列和并列焊接过程的影响

3.4焊枪倾角对焊丝串列和并列焊接过程的影响

3.5送丝速度和焊机预设值对焊丝串列和并列焊接过程的影响

3.6本章小结

第四章 激光对焊丝串列和并列焊接过程的影响

4.1激光对双丝焊电弧形态的影响

4.2激光对焊接过程短路频率的影响

4.3激光对焊缝成形的影响

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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