發(fā)布時(shí)間：2018-03-28 03:08

  本文選題：窄間隙焊接　切入點(diǎn)：三元保護(hù)氣　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：針對(duì)管道焊接過(guò)程中厚板焊接效率較低的問(wèn)題,本文提出采用雙絲窄間隙GMAW方法對(duì)厚板進(jìn)行焊接,但窄間隙焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)側(cè)壁熔合不良的問(wèn)題,因此進(jìn)一步提出能否通過(guò)改變保護(hù)氣成分(將傳統(tǒng)的二元保護(hù)氣變?yōu)槿�元保護(hù)氣)進(jìn)而改變電弧行為,使側(cè)壁熔深增加,避免出現(xiàn)側(cè)壁熔合不良的問(wèn)題。由于He導(dǎo)熱率較高,能使電弧溫度分布均勻,考慮選用Ar+CO_2+He作為焊接保護(hù)氣。首先我們選擇了在平焊位置下進(jìn)行窄間隙單絲焊接,選定保護(hù)氣流量為40L/min,通過(guò)固定He(CO_2)含量,變動(dòng)CO_2(He)含量,用Ar補(bǔ)齊其余部分進(jìn)行焊接。通過(guò)高速攝像觀察變動(dòng)保護(hù)氣后電弧形態(tài)的變化,并拍攝電弧照片,觀察總結(jié)保護(hù)氣含量對(duì)電弧弧根角及弧長(zhǎng)的影響,并分析電弧行為的變化規(guī)律,得到合適的保護(hù)氣工藝窗口,發(fā)現(xiàn)He含量處于5%~15%,CO_2含量處于5%~15%時(shí),可以得到比較穩(wěn)定的焊接過(guò)程。此外,對(duì)焊接過(guò)程中電壓電流值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),觀察保護(hù)氣含量變動(dòng)對(duì)焊接電壓及電流值的影響。通過(guò)觀察高速攝像拍攝的熔滴過(guò)渡情況,結(jié)合與高速攝像同步采集的焊接電壓信號(hào)及電流信號(hào),對(duì)焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡形式進(jìn)行分析,并以此分析焊縫表面成形與熔滴過(guò)渡之間的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著CO_2含量增加,熔滴過(guò)渡形式由射流過(guò)渡變?yōu)樯涞芜^(guò)渡,最后變?yōu)槎搪愤^(guò)渡。隨著He含量的增加,熔滴過(guò)渡形式由射滴過(guò)渡變?yōu)樯淞鬟^(guò)渡,再變?yōu)樯涞芜^(guò)渡。在焊縫中部切取金相件,打磨腐蝕后測(cè)量焊縫側(cè)壁熔深,并總結(jié)保護(hù)氣含量對(duì)焊縫側(cè)壁熔深的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)He含量處于10%時(shí)焊縫側(cè)壁熔深最大,CO_2含量為10%時(shí),也可以得到成形良好的焊縫。最后依據(jù)選定保護(hù)氣工藝窗口設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面法的實(shí)驗(yàn),以CO_2含量及He含量為因素,以主從絲側(cè)壁熔深及厚度為響應(yīng)值,建立響應(yīng)值與因素之間的關(guān)系方程,并研究單一因素的變量對(duì)焊接主從絲側(cè)壁熔深及厚度的影響及兩因素之間相互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。依據(jù)所得響應(yīng)曲面找尋最優(yōu)化的保護(hù)氣工藝,試驗(yàn)中選定最優(yōu)保護(hù)氣工藝為10%He及11%CO_2,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值相差不大,擬合方程較為準(zhǔn)確。
[Abstract]:In view of the low welding efficiency of thick plate in pipeline welding process, this paper puts forward the method of two-wire narrow gap GMAW to weld thick plate, but the side wall fusion is easy to occur in narrow gap welding process. Therefore, whether the arc behavior can be changed by changing the composition of the protective gas (changing the traditional binary protective gas into the ternary protective gas) can increase the penetration of the side wall and avoid the problem of bad fusion of the side wall. Because of the high thermal conductivity of he, The arc temperature can be evenly distributed, so we consider using ar CO_2 he as welding shielding gas. First, we choose narrow gap single wire welding in the position of flat welding, and select the flux of protective gas is 40 L / min, and change the CO 2 he content by fixing the content of Hex CO2). The changes of arc shape after changing protective gas were observed by high speed camera, and the effect of protective gas content on arc root angle and arc length was observed and summarized. The variation law of arc behavior is analyzed, and a suitable protective gas process window is obtained. It is found that the relatively stable welding process can be obtained when he content is in the range of 5 ~ 15 and the content of CO2 is 5 ~ 15. In addition, the voltage and current values in the welding process are counted. The effect of the change of protective gas content on the welding voltage and current value was observed. By observing the droplet transfer in the high speed video camera, the welding voltage and current signals collected simultaneously with the high speed video camera were combined with the welding voltage and current signals. The droplet transfer form in welding process is analyzed and the relationship between weld surface forming and droplet transfer is analyzed. It is found that with the increase of CO_2 content, the droplet transfer form changes from jet transfer to droplet transfer. With the increase of he content, the droplet transfer form changes from droplet transfer to jet transfer and then to droplet transfer. A metallographic part is cut in the middle of the weld, and the weld wall penetration depth is measured after grinding and corrosion. The effect of shielding gas content on the weld side wall penetration is also summarized. The experimental results show that when he content is 10, the maximum penetration depth of the weld side wall is 10 and the COSP 2 content is 10. Finally, according to the selected protective gas process window to design the experiment of response surface method, with CO_2 content and he content as the factors, the depth and thickness of the side wall of the master and slave wire are taken as the response values. The relation equation between response value and factor is established, The influence of single factor variables on the penetration depth and thickness of the side wall of the welding master and slave wire and the effect of the interaction between the two factors on the response value are studied. In the experiment, 10%He and 11 CO2s are selected as the optimal protective gas technology. The experimental results show that the actual value is not different from the predicted value, and the fitting equation is more accurate.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG457.6

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本文編號(hào)：1674474