收藏本站
《北京化工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高压环境焊接电弧特性及熔滴过渡行为研究

赵华夏  
【摘要】: 进入新世纪以来,我国海洋石油发展迅猛,而海洋石油平台的水下部分、海底管道等水下结构物的修复需要广泛地使用水下焊接技术。熔焊法对于深水输油管线的安装以及修复都具有潜在的优势。焊接工艺特性决定了其是结构物修复和水下操作的最佳选择。而水下高压环境对焊接电弧及熔滴过渡行为将产生重要影响。要实现高压环境下熔焊工艺的可靠实施,则必须对高压环境下的电弧及熔滴过渡行为进行深入研究。 本文利用已有的高压焊接实验舱,自主搭建焊接过程多信息同步采集系统,对高压环境下的脉冲MIG焊接电弧及熔滴过渡行为进行了深入研究,对外加纵向磁场作用下的TIG及MIG焊接过程进行了理论及实验分析,论证了外加纵向磁场对于改善高压环境焊接过程的可行性。具体的研究工作如下: 1、设计制作了高速摄像机保护装置,成功实现了高速摄像机在高压环境下的图像采集,并且实现了高速图像数据的稳定穿舱传输。利用高压环境焊接过程多信息同步采集系统,实现了高压环境下焊接过程高速图像、电弧电压及焊接电流的真正意义上的同步分析。编写了高压环境焊接过程多信息同步显示、采集、分析程序。通过一定的算法,实现了对采集到的电信号和高速图像信号的自动同步显示,大大简化了实验数据分析过程,提高了实验效率。 2、利用有限元分析软件,对高压环境下焊接电弧物理特性进行有限元分析,研究环境压力的升高对于焊接电弧温度、电子密度、等离子流速等物理参数的影响。并首次将焊接电弧看作等离子体,分析电弧弧柱区氩离子密度的分布情况。 3、对高压环境下的MIG焊接过程进行研究,利用高压环境高速摄像系统对高压环境下脉冲MIG焊接熔滴过渡行为进行研究,从而更加直观的了解高压环境下MIG焊接工艺的可行性及改进措施。研究表明,高压环境下脉冲MIG焊接过程中电弧形态受到高压气氛的冷却压缩作用,这一方面使得熔滴过渡时机提前,另一方面降低了维弧阶段电弧的稳定性,这增加了脉冲再燃弧的难度,从而使得脉冲起弧失败率提高,甚至导致维护阶段的熄弧现象发生。 4、开展高压环境MIG焊接过程中,反向等离子流现象对于焊接过程的影响研究。研究发现,反向等离子流的强度随着焊接电流强度的增大而减弱,0.3MPa压力环境下,当焊接电流大于300A时,反向等离子流就已经被湮没,从而可以实现熔滴的稳定过渡。研究还发现阳极射流与阴极射流往往并不同轴,这种不同轴现象对于稳定焊接过程来说是一种有利行为。因为这将有效避免反向等离子流对于熔滴过渡的阻碍作用。对高压环境下反向等离子流的研究为将来在国内开展干式高压MIG焊接建立了重要的理论基础。 5、利用高速摄像系统对外加纵向磁场下的直流TIG焊接电弧进行研究,进一步揭示外加纵向磁场对电弧行为的影响方式。研究发现常压环境下直流TIG纵向磁控电弧为封闭的空心圆锥体,而高压环境下由于环境气氛冷却效果的加强,纵向磁控电弧难以形成封闭的空心圆锥体,其形态为螺旋曲线。电压波形主要表现为电弧旋转产生的波动,这种波动表现为周期性,而不再是普通高压环境下TIG焊接电弧电信号的无规律波动。这使得TIG焊接电弧的运动行为变得更加可控,提高了电弧的稳定性,而电弧运动行为的稳定一方面降低了对焊接电源的性能要求,另一方面改善了焊缝成形。因此,在高压环境TIG焊接过程中施加纵向磁场是降低焊接成本,提高焊接质量的有效方法。 6、利用高速摄像系统对外加纵向磁场下的脉冲MIG焊接过程进行研究。研究证明外加纵向磁场对于高压环境脉冲MIG焊接峰值阶段的阴极等离子射流具有一定的抑制作用。 本文通过有限元分析以及实验研究等手段对高压环境下的焊接过程进行了深入研究,为干式高压MIG焊接将来在国内海洋石油及其它领域的应用奠定了重要的理论基础。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG444

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡国余;;小孔光栏法拍摄焊接熔滴过渡[J];电焊机;1981年05期
2 孟庆森,王宝,陆文雄;焊条药皮组成物对熔滴表面张力的影响[J];焊接学报;1993年02期
3 栗卓新,李桓,陈邦固;熔滴过渡对自保护药芯焊丝工艺性能影响的研究[J];机械工程学报;2000年05期
4 柳刚,李俊岳,杨运强,韩国明,李桓,云绍辉;熔化极气体保护焊熔滴过渡光谱信号的品质[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2000年04期
5 潘川;喻萍;李少华;;自保护药芯焊丝熔滴过渡特点的研究[J];焊接技术;2007年S1期
6 蒙永民,黄石生,薛家祥,王秀媛;GMAW-P焊熔滴过渡及其控制的研究现状与发展[J];电焊机;2000年01期
7 吴开源,黄石生,蒙永民,李阳;脉冲MIG焊熔滴过渡中值波形的控制策略[J];焊接学报;2004年04期
8 宋政;李芳;华学明;吴毅雄;;GMAW熔滴过渡数值模拟的研究进展[J];热加工工艺(焊接版);2006年05期
9 杨运强,李俊岳,李桓,杨立军;脉冲熔化极气体保护焊的过程控制[J];焊管;2001年02期
10 杨运强,郭健,李俊岳,周卫平;熔化极电弧焊熔滴过渡特征信息的提取[J];湘潭大学自然科学学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A New Spectrum-based System for Analyzing and Testing of Welding Arc Information[A];Proceedings of the 5th International Symposium on Test and Measurement(Volume 1)[C];2003年
2 潘川;喻萍;李少华;;自保护药芯焊丝熔滴过渡特点的研究[A];中国钢结构协会钢结构焊接分会成立二十周年大会论文集[C];2007年
3 高志平;;CO_2气体保护焊的飞溅原因及预防措施[A];安徽省焊接技术交流会论文集[C];2006年
4 张富巨;张建强;姚兵印;;药芯焊丝电弧焊时一种金属/熔渣分离过渡现象[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
5 李俊岳;柳刚;韩国明;;利用电弧光谱研究熔化极气体保护焊的熔滴过渡[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
6 王宝;武颖娜;张汉谦;;采用图象技术分析焊条熔滴过渡形态的探讨[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
7 柳刚;李俊岳;李桓;;MIG焊电弧光谱的动态特征[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
8 陈茂爱;武传松;李士凯;;连续电流GMAW焊接熔滴过渡的数值分析[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
9 吴林;;近年来焊接工艺的若干新发展[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
10 孙咸;王红鸿;张汉谦;王宝;;SiO_2对不锈钢焊条熔滴过渡及工艺质量的影响[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 沈静;淋巴癌为何偏爱中青年[N];医药导报;2009年
2 安凤荣 余运西;精神科护士要有好心态[N];健康报;2006年
3 陈翔;虚拟化进入商用核心[N];中国计算机报;2008年
4 赵国财;潜水钟,向103.5米处下潜![N];中国交通报;2007年
5 王和平;高压氧能治疗哪些疾病[N];健康报;2006年
6 嘉言;基础好才能飞得高[N];人民日报;2006年
7 刘铮;非法煤矿为何停不了关不死[N];新华每日电讯;2005年
8 李威 本报特约通讯员  叶龙斌;中国海军潜水员揭秘[N];中国国防报;2006年
9 本报驻沪记者  赵虎 通讯员  赵国财;中国“海上神六”返航[N];中国水运报;2007年
10 沈文敏 赵国财;我国首次完成氦氧饱和潜水作业[N];人民日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵华夏;高压环境焊接电弧特性及熔滴过渡行为研究[D];北京化工大学;2010年
2 张顺善;双丝间接电弧焊电弧特性及熔滴过渡研究[D];山东大学;2010年
3 徐鲁宁;磁控高熔敷率MAG焊机理研究[D];北京工业大学;2001年
4 曹梅青;双丝间接电弧气体保护焊研究[D];山东大学;2006年
5 赵博;窄间隙MAG焊电弧行为研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 李芳;GMAW-P数字电源设计及熔滴过渡特征信号提取与建模研究[D];上海交通大学;2008年
7 杨帅;推拉丝短路过渡CO_2焊焊接系统及过程精密控制研究[D];北京工业大学;2009年
8 王广伟;基于视觉技术的GMAW-S熔滴过渡瞬时过程研究[D];上海交通大学;2008年
9 张撼鹏;新型低能量输入电弧焊接系统及其过程控制研究[D];北京工业大学;2007年
10 张洪涛;铝/镀锌钢板CMT熔—钎焊机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐跃军;脉冲MIG焊熔滴过渡控制研究[D];中南大学;2010年
2 黄嘉明;超声-MIG复合焊接焊枪设计与熔滴过渡研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 刘鑫;带状电极MAG焊熔滴过渡及焊缝成形研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 史国涛;U-I方式脉冲MAG焊的研究(双丝MAG焊前期研究)[D];北京工业大学;2003年
5 梅崯玺;窄间隙高速旋转电弧焊接工艺的研究[D];上海交通大学;2010年
6 石中泉;活性CO_2焊丝的研究[D];天津大学;2005年
7 陈俊;CO_2焊熔滴过渡智能分析系统[D];重庆大学;2003年
8 何雨;CO_2气体保护焊短路过渡信号的处理与分析[D];天津大学;2004年
9 张英乔;不锈钢焊条工艺稳定性的评定[D];太原理工大学;2005年
10 王红鸿;钛型气保护药芯焊丝熔滴过渡及其工艺性研究[D];太原理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026