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《太原理工大学》 2011年
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自保护药芯焊丝熔滴过渡及飞溅的试验研究

王志明  
【摘要】:焊接材料的熔滴过渡、飞溅及电弧电参数特征的研究一直是焊接材料电弧物理特性研究的热点。这方面工作主要集中在熔滴过渡和飞溅模式特征观察,熔滴过渡和飞溅机理,采用焊接电流和电弧电压表征熔滴过渡模式,通过对焊接电流和电弧电压的波形及电弧电参数的数学统计计算来分析熔滴过渡的稳定性,进而评价焊接过程的稳定性,以及飞溅的程度。 论文以自保护药芯焊丝为研究对象,通过高速摄影、汉诺威弧焊质量分析仪、焊丝端头剖析试验等方法,对大小焊接参数下同种自保护药芯焊丝的弧桥并存熔滴过渡模式、过渡机理及电弧参数特征进行了分析研究;对不同工艺规范下同种自保护药芯焊丝的熔滴过渡形态及熔滴弧桥并存过渡稳定性进行了评价;对同种焊接规范下三种自保护药芯焊丝的飞溅率进行了测试并对其飞溅严重性进行了评价。 结果表明,弧桥并存过渡是一种液相桥持续存在的同时电弧不熄灭的熔滴过渡模式。是自保护药芯焊丝的主要过渡模式之一。弧桥并存过渡的电弧电压和焊接电流波形没有短路过渡特征,其电压概率密度分布曲线和电流概率密度分布曲线都不具有短路过渡的特征。 弧桥并存过渡的液相桥是熔融渣与液态金属的混合桥,其结构特征为熔融渣包裹在液态金属外面。液相桥的这种结构特征是在金属的表面张力、熔渣的表面张力和渣与金属的界面张力共同作用下形成的。自保护药芯焊丝弧桥并存过渡是因液相桥的特殊结构导致电流部分导通,并在液相桥表面张力和电磁收缩力的共同作用下完成的。 通过对不同焊接规范下同种自保护药芯焊丝的电弧电压波形、焊接电流波形及电压电流概率密度分布曲线的分析表明,自保护药芯焊丝的熔滴过渡形态随预设电压的增大而变化,当预设电压在17V到21V时主要为短路过渡;21V时既有短路过渡又有弧桥并存过渡;当预设电压在21V到28V时主要为弧桥并存过渡。通过对电弧电参数数学统计分析表明,电弧电压的近似熵可以用来表征自保护药芯焊丝弧桥并存过渡过程的稳定性。电弧电压平均近似熵越大,近似熵标准差越小,弧桥并存过渡过程越稳定。 自保护药芯焊丝的熔滴过渡形态与其飞溅严重性有密切的关系。爆炸飞溅和电弧排斥飞溅是主要飞溅形式。以大于30V的大电压概率密度和∑n(UB)作为判据,可以定量评价自保护药芯焊丝飞溅严重性。大电压概率密度和∑n(UB)越小,飞溅越小;大电压概率密度和∑n(UB)越大,飞溅越严重。 通过单因变量偏最小二乘回归分析(PLSR)对三种自保护药芯焊丝飞溅率的回归分析表明,平均电压值越小,大电压概率密度和越大,大电流概率密度和越大,电压变异系数越大自保护药芯焊丝的飞溅越严重。其中大电压概率密度和影响最大;大电流概率密度和影响次之;平均电压和电压变异系数的影响相对较小。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG422.3

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【参考文献】
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