收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电磁控制TIG焊电弧特性及焊缝成形机理研究

杨旭  
【摘要】:钨极惰性气体保护弧焊(简称TIG焊)是使用纯钨或活化钨(如钍钨、铈钨等)作为非熔化电极,采用惰性气体(如氩气、氦气等)作为保护气体的电弧焊方法,在现代工业中应用广泛,它的优点是焊接接头质量高,几乎可用于所有金属的连接,特别适合薄板或薄壁管件的焊接。但TIG焊熔深小、生产效率低。为了提高TIG焊接效率,人们采取了许多有效的方法,如活性剂TIG焊(A-TIG)、超声波TIG复合技术(U-TIG)、热丝TIG焊和高速TIG焊等,其中高速TIG焊是采用提高焊接速度的方法来提高焊接效率,焊接速度一般都在1m/min以上。但焊速提高会导致TIG电弧阳极斑点滞后,电弧后拖,进而产生咬边、驼峰等焊接缺陷。焊速越高,电弧后拖越严重,咬边和成形不良加剧。如何改善TIG电弧形态,提高TIG电弧的能量密度,解决电弧的挺直度(即电弧沿电极轴向挺直的程度)问题成为高速TIG焊的关键技术。 论文查阅了大量国内外文献资料,提出了一种在TIG焊接区外加磁场的方法。针对磁控电弧特性以及磁场对焊缝成形的影响规律进行了深入研究,丰富了外加磁场作用下TIG焊接电弧理论,为扩展TIG电弧的应用范围提供一种有效途径。 论文研制了可调节参数范围广的TIG焊电磁控制设备,设计技术参数为:输入电源电压220V/50Hz;空载直流电压:60V;电流调节范围0~10A;负载持续率:100%;低频范围:2~500 Hz;中高频0.5~5 kHz;占空比调节范围:30~70%;具有直流及间歇交变方波输出功能。设计了与TIG焊焊枪配套的磁头结构,磁头类型有双L型的横向磁场磁头与螺线管绕制的纵向磁场磁头。 采用高速摄像对磁场控制下的焊接电弧行为进行了观测,拍摄了不同外加磁场条件下的焊接电弧形态变化。结果表明:在纵向直流和低频交流磁场作用下,电弧形态由锥形变为钟罩形;在高频纵向磁场作用下电弧形态由锥形变为柱形。 采用电弧压力传感器测量外加不同磁场作用下焊接电弧压力值,结果表明:在纵向直流和低频交流磁场作用下,电弧压力随着磁感应强度以及磁场频率的增加而呈现环形双峰分布,且当磁感应强度为50mT时,电弧中心出现负压;在焊接电流100A,气流量10L/min,磁感应强度30mT,磁场频率1.5kHz,激磁电流5A,电弧中心压力由不加磁场时的280Pa增大到370Pa,增长幅值32.1%。采用研制的测量装置进行了磁场作用下的电流密度测量,电流密度与电弧压力分布呈现相同变化趋势。电弧等离子体受到高频磁场的磁压力拘束作用,产生磁压缩;磁场频率越高,电弧压缩越明显,在磁场频率为1.5kHz时,压缩效果最好。论文分析了磁压缩机理。 对磁场作用下的TIG焊焊缝进行一系列性能试验,结果表明:不加磁场时,焊接速度在高于4.5m/min条件下,焊缝出现开裂;外加横向直流磁场和高频纵向磁场将提高TIG焊接速度;在焊接电流100A,气流量10L/min,激磁电流4A时,焊接速度将达到5.5m/min并且焊接质量最佳;焊缝成形情况测试表明:高速焊时,不加磁场将出现开裂;当施加磁场后焊缝成形良好。力学性能试验表明:外加横向直流磁场作用下抗拉强度较不加磁场时提高20MPa,伸长率增加5.5%,并建立了磁场作用下抗拉强度和焊缝成形系数回归模型。 论文对磁控TIG焊焊缝成形机理进行了理论分析,外加磁场可以改变液态金属表面张力的差值,进而改变熔池的流动方向。当eσ/eT0时,熔池液态金属凝固时容易产生咬边;eσ/eT0时,咬边倾向减小。理论分析表明:外加磁场时TIG焊电弧阳极斑点的有效直径与无磁场时相比大,这将有助于减小表面张力温度系数,从而有助于解决高速焊接时出现的咬边与驼峰等问题。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王敏;谷侃锋;魏强;于瑛;吴林;陈彦宾;;激光-TIG复合热源焊接钛合金T形结构焊缝成形特点及影响因素分析[J];焊接学报;2010年12期
2 殷树言;王其隆;姜伟雁;;波形控制的CO_2焊接[J];焊接;1987年08期
3 焦向东,潘际銮,张骅;AC/DCRP交替MIG焊接方法的研究[J];中国机械工程;1996年02期
4 高燕,韩国明,李建强;不锈钢激光焊焊缝成形的数学模型[J];电焊机;2005年10期
5 邢丽;柯黎明;黄春平;;铝合金与钢的搅拌摩擦焊焊缝成形及接头性能[J];焊接学报;2007年01期
6 樊丁;林涛;黄勇;邵锋;黄浩;;不锈钢活性激光焊工艺研究[J];焊接;2007年05期
7 李加良;李践桥;霍立兴;王东坡;;TCS不锈钢接头超声冲击处理疲劳对比试验研究[J];焊接;2008年04期
8 唐卓;赵良磊;蔡艳;吴毅雄;;国产厚板大功率激光填丝焊Y形焊缝的焊接工艺性[J];焊接学报;2008年05期
9 刘会杰;张会杰;黄永宪;郭永良;;搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法[J];焊接学报;2009年01期
10 ;熔焊[J];机械制造文摘(焊接分册);2009年05期
11 雷正龙;陈彦宾;郭新建;;电流对激光-电阻复合焊接铝合金焊缝成形的影响[J];航天制造技术;2010年02期
12 常保华;李志宁;周晶;都东;张骅;;铝锂合金激光-等离子弧复合焊焊缝表面成形[J];清华大学学报(自然科学版);2010年08期
13 祝乐;王锁英;;船用不锈钢管道焊接技术研究[J];船电技术;2010年09期
14 张志瑞;邵中年;郑刚;李军林;;双丝自动焊接技术应用研究[J];机械管理开发;2011年02期
15 陈明亮;谢维明;;不锈钢波纹管焊缝存放泄漏问题的研究[J];焊接;1982年08期
16 李永安;李宝良;;壁厚0.1~0.5毫米不锈钢管纵缝和环缝的自动氩弧焊[J];焊接技术;1983年03期
17 何瑞芳;;装配焊接夹具[J];焊接;1986年02期
18 许先果;熊跃;;混合保护气体成分对焊缝成形的影响[J];焊接技术;1990年06期
19 张旭东,陈武柱,陈加瑞;锆-4合金的激光焊接研究[J];应用激光;1999年05期
20 王占英,郭绣云,张永清,何永忠,王占蜂,张晓丽;氩弧焊填充不锈钢药芯焊丝在管道焊接中的应用[J];焊接技术;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张松;吴世凯;陈铠;肖荣诗;;Nd:YAG-TIG填丝复合焊接实验研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
2 张松;吴世凯;陈铠;肖荣诗;;Nd:YAG-TIG填丝复合焊接实验研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
3 李晓松;陈兆坤;战强;;双面同步TIG焊在大型铝镁料仓焊接中的应用[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
4 方仕祥;兰智彬;崔驱虎;;钆棒上端环缝TIG焊机技术改造研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
5 袁鹤然;范成磊;林三宝;杨春利;;超声交流TIG复合焊接电弧特性及行为研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
6 郭彦兵;童彦刚;贺晓娜;邓德安;;低合金钢薄板件TIG焊温度分布特点的有限元分析[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
7 朱萍;陈克选;张世勤;;单片机控制多功能TIG焊机的研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
8 武婧亭;游国强;郭强;龙思远;;焊接电流对挤压态AZ71镁合金TIG焊接头组织的影响[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
9 承龙;赵凯;雷玉成;朱强;;CLAM钢TIG焊接头微观组织及力学性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 郭时玲;戴光明;陈英;王绍国;;Inconel690镍基合金大面积热丝TIG堆焊工艺探讨[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨旭;电磁控制TIG焊电弧特性及焊缝成形机理研究[D];沈阳工业大学;2012年
2 牛永;小电流脉冲TIG弧的高频特征[D];天津大学;2010年
3 刘强;小电流脉冲TIG焊接电源及电弧物理特征的研究[D];北京工业大学;2012年
4 孙清洁;超声—TIG电弧复合焊接方法及电弧行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 吴世凯;激光—电弧相互作用及激光-TIG复合焊接新工艺研究[D];北京工业大学;2010年
6 宋建岭;铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 宋建岭;铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 朱平;焊趾TIG熔修后激冷处理对接头残余应力及疲劳强度的影响[D];大连交通大学;2011年
9 齐晓冬;基于夹层设计的镁合金与钢、铝合金激光-TIG复合焊接研究[D];大连理工大学;2011年
10 朱强;CLAM钢TIG焊接接头性能及其在液态锂铅中腐蚀行为研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高亚楠;纵向磁场作用下高速TIG焊接电弧行为及焊缝成形机理研究[D];沈阳工业大学;2012年
2 傅新皓;高频磁场在高速TIG焊管中的应用[D];沈阳工业大学;2013年
3 瞿怀宇;耦合电弧AA-TIG电弧特性研究[D];兰州理工大学;2012年
4 余刚;窄间隙TIG焊枪设计研究[D];上海交通大学;2011年
5 钟其林;外加磁场对TIG焊残余应力的影响[D];南昌航空大学;2012年
6 王帅;铝合金超声-TIG焊接工艺及超声作用效果研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 杨磊;耦合电弧AA-TIG焊接法及焊枪研制[D];兰州理工大学;2011年
8 晏丽琴;耦合电弧AA-TIG焊接法研究[D];兰州理工大学;2010年
9 林祥礼;高强耐蚀铝合金双面TIG技术研究[D];南京理工大学;2013年
10 张翱;TIG2基因与急性淋巴细胞白血病发生关系的研究[D];吉林大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江苏省宿迁市地方海事局 陈遵友;浅谈低质量船舶的安全检查[N];今日信息报;2007年
2 高勇;GIS与人口普查[N];光明日报;2000年
3 姚翟;时代集团攻克焊接两大难题[N];中国机电日报;2000年
4 李莉 江春宵;激情燃烧生态工程[N];经理日报;2003年
5 记者  潘巧丹 向羽 通讯员  叶晓隽;创新引路 洞悉“隐形冠军”的成功要诀[N];中国高新技术产业导报;2006年
6 记者 吕天生;7800万美元落户经开区[N];黑龙江日报;2000年
7 刘景凤 段斌 马德志;我国建筑钢结构焊接技术的发展与思考[N];中国建设报;2006年
8 万启林;三峡工程左厂坝段压力钢管制安首次采用自动焊接[N];中国水利报;2000年
9 唐诗全;攀钢激光拼焊板首次冲压汽车零件效果好[N];世界金属导报;2003年
10 记者 侯冰冰 实习生 杨超;鞍山锅炉重展雄风 明年订单有望过亿[N];鞍山日报 ;2008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
  • 010-62982499
  • 010-62783978