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高压气体环境对GMAW焊电弧形态影响

贾滨阳  
【摘要】:水下高压干法GMAW焊接技术是船舶、海洋平台、海底管道等水下设备维修的关键技术,近年来随着国家对海洋资源应用的需求越来越大,其重要性也逐渐突显出来。而由于高压环境对焊接特性会产生影响,因此水下焊接的工艺与常压环境相比有所不同。要获得高质量、高效率的水下焊接工艺,就需要系统研究高压环境对熔化极气体保护焊电弧形态的影响。 本文借助现有的水下高压焊接实验舱,加设高速摄像系统以及汉诺威焊接参数分析仪,建立了研究高压干法GMAW焊电弧形态的实验系统。 分别在常压、0.3MPa、0.5MPa和0.7MPa环境压力下进行了焊接实验。通过对高速摄像图片及汉诺威分析仪数据的观察和分析,讨论了高压环境对熔化极气体保护焊电弧形态产生的影响。 实验研究表明:随着环境压力的升高,电弧从钟罩形向锥形转变的临界电流逐渐变大,电弧弧长变短,电弧稳定性也越来越差。在同一焊接电流情况下,随着环境压力的上升,电弧阴极区宽度逐渐变窄,电弧向中心压缩的情况越来越严重,电弧形状由钟罩形逐渐变成椭球形。 利用有限元分析软件CFX建立了高压熔化极气体保护焊接的有限元模型并对不同环境压力下的电弧行为进行了数值模拟分析。分析得出随环境压力的增加,焊接电弧温度降低,电弧的形态由钟罩形逐渐变为椭球形,与实验得出的变形规律相符。


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