双丝三电弧焊接工艺研究

摘要

焊接是制造业，尤其是装备制造业中的重要加工手段，全世界平均45％的钢用于焊接结构。焊接技术在造船、汽车、铁道、石油等各个工业生产部门的广泛应用，推动了工业的发展和产品的技术进步，促进了国民经济的发展。21世纪，科技高速发展，能源需求紧张，高效节能焊接技术越来越受到重视，通常提高焊接效率最直接的方法就是提高焊接电流，但在提高电流的同时必然会增加对母材的热输入，从而影响焊接质量。并且还会造成多余电能的浪费，增加焊接成本。因此市场上急需出现既能够保证焊接质量，同时又高效节能的新焊接工艺或新焊接设备。
　　本文是对一种新型的动态双丝三电弧焊接方法进行的研究。双丝三弧焊（Tri-Arc）采用两台直流脉冲电源与母材形成两个焊接主电弧进行焊接作业。同时加入一个交流电源，在两根焊丝之间建立一个第三电弧，增加焊丝的熔化速度，在不增加母材热输入的同时提高了焊接熔敷效率，节约了电能。
　　本文采用Tri-Arc焊接系统对2mm薄板、12mm中厚板以及40mm的厚板进行焊接试验，研究对比了Tri-Arc焊与双丝MIG焊在熔敷速度和节约电能方面的不同。结果显示使用Tri-Arc系统焊接比普通的双丝MIG焊在不同板厚的母材焊接时熔敷速度提高30%左右，其消耗的电能降低了20%左右。并分析了产生这些差异的原因主要是M弧对焊接电流的分流作用以及加快了焊丝的熔化，对熔滴过渡产生促进作用。
　　在Tri-Arc的焊接工艺实验中，通过改变M弧电流和电源的频率大小，观察焊接后的焊缝成型，发现焊接飞溅率随着M弧电流的增加而增加；且当电源频率在150Hz时Tri-Arc焊接过程中的飞溅率最低。通过分析，探究了M弧电流以及电源频率对电弧形态和熔滴过渡行为的影响机理。
　　在焊接工艺试验的结果中选取部分焊接接头进行无损检测、力学性能检验等试验，对Tri-Arc焊接接头的综合性能进行分析，结果显示Tri-Arc焊接接头的各项性能指标均符合使用要求。本文针对双丝三弧焊技术的研究，具有重要的理论研究价值和工程实用价值，为推广和应用双丝三弧焊技术奠定了理论基础。

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第1章 绪 论

1.1引言

1.2 高效电弧焊的研究动态

1.3低热输入电弧焊的研究动态

1.4论文背景及研究内容

第2章 Tri-ARC实验原理及试验系统构建

2.1 Tri-Arc实验原理

2.2 试验系统构建

2.3 实验方法

2.4 本章小结

第3章 Tri-Arc高效节能特性研究

3.1 Tri-Arc焊接与双丝MIG焊高效节能试验对比

3.2 高效节能机理分析

3.3 本章小结

第4章 Tri-Arc工艺性能研究

4.1 Tri-Arc M弧电流对焊缝成型的影响

4.2 脉冲频率对焊缝成型的影响

4.3 本章小结

第5章 Tri-Arc焊缝性能检验

5.1 焊接参数选择

5.3 焊接接头的宏观金相

5.4 焊缝探伤检测

5.5 焊接接头力学性能检测

结论

参考文献

致谢