焊丝旋转辅助熔化极活性气体保护焊焊接工艺研究

摘要

焊接熔池流动性低是水下焊接时焊缝表面成形不良、异种材料连接时钎料在母材上铺展不好、焊缝熔化区组织粗大等一系列问题产生的症结所在,因此,本文尝试采用焊丝旋转辅助焊接的方法来改善焊接过程中的熔池流动性。
　　根据粘性流体动力学中的流体分子运输性质理论可知,旋转焊丝端部的熔滴也是具有一定旋转能量的,而当其过渡到熔池中去后会将自身的旋转能量传递给熔池,从而在一定程度上改善焊接熔池的流动性。基于以上熔池流动性差所导致的问题和焊丝旋转改善熔池流动的理论分析,本文研制了适用于钢、铝及铜等材料焊接且可以实现焊丝旋转速度在0~600rpm范围内无级调速的焊丝旋转设备,并对Q235展开MAG堆焊和对接试验,研究焊丝旋转速度对焊缝成形、接头组织性能及焊接过程的影响。
　　首先,研究焊丝转速对堆焊过程的影响。研究结果表明在直流反接以及相同的焊前设定电流的条件下,该堆焊过程的熔滴过渡模式为短路过渡和喷射过渡混合过渡模式。跟0rpm相比,500rpm条件的焊接过程短路频率提高8.3％,短路电流降低6A,喷射过渡部分电流降低3A,整个焊接过程的电流降低4A,电压变化不明显;熔池视觉传感试验和钨颗粒示踪试验结果显示,焊丝的旋转可以增加熔池的流动性;焊丝转速的增加最多能使以近似熵为表征的熔滴过渡稳定性提高约25%。
　　其次,研究焊丝转速对堆焊焊缝成形和接头组织的影响。在相同的实际焊接电流下,试验结果表明随着焊丝旋转速度的增加,焊缝熔宽增加,熔深减小,余高减小,这主要是焊丝旋转导致的熔池在水平方向上的流动性增加;焊丝转速的增加还可以促使焊缝熔化区的柱状先共析铁素体和侧板条铁素体向细小的针状铁素体转变;
　　最后,研究了焊丝旋转速度对对接接头组织和性能的影响。试验结果表明,焊丝转速的增加可以提高焊缝组织的均匀性,并能够使焊接接头的纵向拉伸性能提高8.3%,使焊缝的冲击韧性提高28.6%。

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第1章 绪 论

1.1 选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3熔滴过渡

1.4本课题主要研究内容

第2章 焊丝旋转设备的研制

2.1 焊丝旋转MAG焊接原理

2.2 焊丝旋转设备的制作

2.3 本章小结

第3章 焊丝转速对旋丝MAG堆焊焊接过程的影响

3.1 试验材料、设备及参数

3.2 焊丝转速对短路过渡部分短路频率的影响

3.3 焊丝转速对焊接电流的影响

3.4 焊丝旋转对基于近似熵的熔滴过渡稳定性的影响

3.5 焊丝旋转对焊接熔池流动性的影响

3.6 熔滴旋转的理论分析

3.7 本章小结

第4章 焊丝转速对旋丝MAG堆焊接头成形和组织影响

4.1焊丝转速对旋丝MAG焊缝成形的影响

4.2 焊丝转速对旋丝MAG接头组织的影响

4.3本章小结

第5章 Q235旋丝MAG对接接头组织及性能分析

5.1 试验材料、设备及焊接工艺参数

5.2 旋丝MAG对接接头成形分析

5.3 旋丝MAG对接焊缝熔化区组织分析

5.4 旋丝MAG对接接头力学性能分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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