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《江苏科技大学》 2019年
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水下湿法电弧切割用药芯割丝研制及切割厚板研究

朱辛钰  
【摘要】:水下切割技术作为海洋施工技术的重要分支,在拆除废弃海洋平台、修复海洋管道等工程中扮演者重要角色。水下湿法电弧切割是一种设备简单、技术可靠、成本低廉的水下切割方法,但我国对这项技术的研究较少,尤其是在高强度厚板方面鲜有报道。对水下湿法电弧切割厚板的研究和发展对我国水下施工技术的进步有重要推动作用。本文设计制作了三种成分的药芯割丝,找到了对水下切割有利的割丝;在此基础上运用水下高速摄像和电信号采集技术,探究了浅水下切割25mm厚板的机理及表面活性处理层对切割的影响;随后根据工程实际需要,对32mm厚板切割工艺进行了探索,得出了工艺参数对割口成型和电弧稳定性的影响。试验结果表明:产热型割丝切割峰值温度最高,氧化型割丝峰值温度最低;氧化型割丝的峰值温度下降最慢,平均温度最高,造气型割丝峰值温度下降最快,平均温度最低。三种割丝中,氧化型割丝产热性能最好,有利于水下湿法电弧切割。水下湿法电弧切割厚板过程具有周期性,是一个不断“穿孔”的过程,电弧在低位置燃烧时稳定性好,在侧位置和低位置共同燃烧时稳定性差。水下表面活性处理层对水下湿法切割的切割效率和电弧稳定性均有改善,有涂层的工件与无涂层工件相比,熄弧时间和熄弧次数均大大减少。不同的工艺参数对割口成型和电弧稳定性有重要影响。送丝速度主要影响电弧燃烧的位置,送丝速度越大,电弧燃烧位置越靠后;切割电压对割口宽度影响较大,切割电压越大,割口越宽;切割速度对割口成型的影响主要体现在搭桥和挂渣方面,切割速度越快,搭桥和挂渣越严重。切割电压和切割速度的增加不同程度地改善了电弧的稳定性,而送丝速度的增加降低了电弧的稳定性。当送丝速度为5.4m/min、切割电压为48V、切割速度为90mm/min时,浅水下湿法电弧切割32mm厚的Q345钢板可以获得较好的切割效果,且电弧稳定性高。
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