水下局部干法药芯焊丝脉冲焊电弧行为模拟研究

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1、＿？次菩ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５学科专业：材料加工工程弓长帅作者姓名：指导教师：程方杰教授天津大学研究生院２０１６年１１月水下局部干法药芯焊丝脉冲焊电弧行为模拟研究ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｒｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＬｏｃａｌＤｒｙＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＰｕｌｓｅＣｕｒｒｅｎｔＦ－ｌｕｘｃｏｒｅｄＡｒｃＷｅｌｄｉｎｇ学科专业：材料加工工程研宂生：张帅指导教师：程方杰教授天津大学材料科学与工

2、程学院二零一六年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。■学位论文作者签名：１＾签字曰期：年ＬＺ月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特桴权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、索

3、，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名：＾导师签名？签字円期：力从年Ｕ月打日签字日期：上＾年〇？月日Ｊｒ摘要“海洋强国”随着我国建设战略目标的持续推进，大型海洋工程技术与装备被列为优先发展的主题，水下焊接技术作为海洋工程装备技术中重要的组成部分，对于海洋资源开发建设发挥着极其重要的支撑作用。为此，我们尝试采用药芯焊丝脉冲ＭＡＧ焊进行水下局部干法的全位置焊接操作。同时考虑到焊工在利用排水罩进行焊接操

4、作时，焊枪保护嘴会对焊工的视线造成遮挡，本课题尝试通过设计专门的局部干法焊接模拟装置取代焊枪保护嘴来实现保护效果。为了探索局部干法药芯焊丝脉冲ＭＡＧ焊在全位置焊接过程中的可行性，根据药芯焊丝脉冲ＭＡＧ焊在不同焊接位置的特点，设计搭建了局部干法焊接模拟试验系统，包括焊接电源、送丝系统、局部干法焊接模拟装置、电信号采集和高速摄像系统。另外选取了全位置中典型的平焊和仰焊位置进行试验，研究不同的焊接工艺参数对焊接过程中的电弧形态、熔滴过渡形式和焊缝成形等的影响规律。在平焊焊接位置，随着焊接电流的上升，电弧根部直径逐渐减小，电弧与工一件的接触直径逐

5、渐增大，弧长逐渐变短，熔滴过渡形式由多脉滴的大滴过渡转一变为脉多滴的射滴过渡９０Ａ一一，在１时得到理想的脉滴的过渡形式。随着导电嘴到工件之间距离的增加，焊接电弧由钟罩形变成了长而发散的束状，当导电一一嘴到工件的距离为１５ｍｍ时，熔滴过渡表现为正常的脉滴的过渡形式。当电极前倾时，，电弧向熔池正前方倾斜，随着焊枪角度的减小焊接电弧由钟罩形变一旦冲出熔池为长而发散的束状，液态熔滴受电弧力的水平分力的影响，，就会落在焊缝正前方形成飞溅。，，焊接工艺参数明显偏低在仰焊焊接位置为了防止焊接热输入过大，在焊Ａ时一接电流为１６５，熔滴过渡保持在稳定的两脉

6、滴形式。通过对比不同焊接速度下的焊缝外观，可以得到与焊接电流１６５Ａ最匹配的焊接速度为６ｍｍ／ｓ。当导一电嘴到工件之间的距离在－１５２５ｍｍ的范围内时，焊道均匀致，焊缝表面成形。良好当电极前倾时，随着焊枪角度的减小，焊接电弧力在竖直方向上的分力逐°渐减小，水平电弧分力逐渐增大，当焊枪与水平面夹角下降到６０时，下落的熔滴和脱离焊缝金属的液态金属在电弧水平分力的作用下就会形成大量的飞溅，对焊缝成形和焊接过程的稳定性造成影响。关键词：水下局部干法焊接，药芯焊丝，脉冲ＭＡＧ焊，电弧形态，熔滴过渡ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡ＂＂ｌｏｎｔｔｔｔｉｔｇ

7、ｗｉｈｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎａｏｎｏｆｎａｉｏｎａｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｍａｒｉｎｅｐｏｗｅｒｓｌａｒｅ，ｇｍａｒｉｎｅｅｎｉｎｅｅｒｎｔｅｃｔｉｓｉｔｇｉｇｈｎｏｌｏｇａｎｄｅｕｉｍｅｎｌｓｅｄａｓｒｉｏｒｉｔｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓｔａｔｕｓ．ｙｑｐｐｙｐＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｗｅｔｗｅｎｇｙｌｄｉｇａｓａｎｉｍｏｒｔａｎｔａｒｔｏｆｍａｒｉｎｅ，ｐｐｅｎｉｎｅｅｒｉｎｅｕｉｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｌａｓａｎｅｘｔｒｅｍｅｌｉｍｏｒｔ