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高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理的初步分析

徐文镜  
【摘要】: 在GMAW焊接过程中,当焊接速度达到某一临界值时会出现咬边缺陷,进一步提高焊接速度就会产生驼峰焊道。这些焊缝成形缺陷的出现限制了焊接速度的进一步提高,从而影响生产效率的提高。通过研究和分析高速GMAW焊接焊缝成形缺陷的产生机理,提出防止和消除咬边和驼峰焊道的工艺措施,对于提高焊接速度和焊接生产率,具有重要意义。 现有的咬边计算模型对熔池形状做了过大的简化,与实际情况有较大差距,而且无法将咬边的产生与焊接参数条件联系起来。目前对于驼峰焊道的产生机理还没有统一认可的理论模型,无法对其产生的根本原因进行详实的定量分析。 本文根据高速GMAW的实际特点,选择合适的热源作用模式,考虑了电弧运动对电弧热流和电弧压力分布的影响,合理处理熔滴过渡对焊接过程的影响,建立了准稳态下的熔池数学模型,计算得到不同焊接参数条件下的熔池形状。基于实际数值计算出的熔池形状,结合咬边流体静力学模型,将咬边的产生倾向与焊接工艺参数联系起来,进行了预测。分析了不同焊接工艺参数对咬边深度的影响。 结合实验结果,对熔池尾部堆积的液态金属进行受力分析,研究熔池前端壁面流通道和尾部堆积区域交界过渡线上的受力平衡情况,初步分析了驼峰焊道的产生过程。结果表明,熔池尾部堆积液态金属在重力和改变了方向的电弧压力及熔滴冲击力的作用下长大至平衡,是驼峰形成的必要条件。


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