脉冲mig焊接外加磁场控制研究

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1、摘要脉冲川G焊接外加磁场控制研究21世纪是海洋的世纪，水下焊接是海洋工程建设、维护重要的支持技术之一，水下焊接面临深水油气田开发带来的巨大挑战。TIG焊接能够适应的最大水深大约是500m，MIG焊接能够用于水深超过1000m的场合。国外研究虽然实现了250bar压力即相当于2500m水深条件之下的MIG焊接的重大突破，但是没有彻底解决高压之下MIG焊接熔滴过渡受阻问题，而只是被动地将弧长控制在非常之短，不可避免的短路过渡导致焊接过程不够稳定和接头质量欠佳。因为J'l-Di：i磁场能够显著增加弧柱电场强度、能量密度和电弧挺度，所以有望从根本

2、上解决制约高压MIG焊接研究的首要问题，即高压之下反向等离子流阻碍等离子流、导致熔滴过渡困难的问题，并借助于J't-Dn纵向磁场的电磁搅拌作用改善接头焊接质量。本论文的依托项目是国家自然科学基金课题“海洋结构修复用空气加压高压MIG焊接的J'l-Dl：l磁场控制"(40776054)。本论文主要研究常压环境下，磁场对MIG焊接电弧特性、熔滴过渡行为等的影响，其成果将为依托项目拟定的高压环境之下磁场控制MIG焊接研究打下坚实基础。本论文以高速摄像和数据采集系统等为手段，研究了常压环境下脉冲MIG焊接多'l-Dn磁场控制的影响因素。本文采用纵

3、向磁场，在相同的保护气体下，以焊接电流、励磁电流为控制参数进行MIG焊接，全面、深入地分析了纵向磁场对脉冲MIG焊电弧形态、熔滴过渡行为、焊丝熔化特性的影北京化上大学硕士学位论义响特点，提出了磁场控制脉冲MIG焊接工艺。在综合考虑工程实用性和磁控稳定性等因素的基础上，本文设计了纵向磁场装置，将外加磁场技术用于脉冲MIG焊接，期望通过磁场能量平衡高压环境介质压力的影响，从根本上突破熔滴过渡问题，改善接头质量。本论文利用有限元方法对影响焊接区域外加磁场分布的相关因素进行仿真研究，分析了励磁线圈的形状、位置、励磁电流的大小、焊接材料的变化等诸多

4、因素对磁场分布的影响，为在不同形式下焊接时选择科学、合理的外加磁场控制提供了理论上的支持。研究结果表明，合理设置纵向磁场的参数可以有效地控制焊接质量，适应不同场合的焊接要求，从而为进一步实现高压环境焊接奠定了基础。本论文提出，采用外加纵向磁场控制电弧形态，进而控制熔滴过渡过程，以纯氩气保护气体获得稳定的射滴过渡形式。为此，本论文建立了一套磁场控制的脉冲MIG焊接系统，主要包括性能优良的焊接电源、稳定可靠的送丝系统、简单实用的励磁装置和操作简单的焊接平台，以及数据采集系统。该数据采集系统对焊接过程中的焊接电压、焊接电流、电弧图像等重要参数进

5、行同步采集，实际工作过程为：高速摄像机实时拍摄磁控焊电弧及熔滴过渡过程，同时数据采集卡采集焊接电弧电压、电流信号以及高速摄像机Strobe输出信号，从而准确确定每一帧高速图像的拍摄时刻，并与电压、电流信号相对应，实现焊接过程的多信息同步采集。本论文利用磁场控制脉冲MIG焊接系统进行了焊接实验，证实了外加纵向磁场对射滴过渡过程的控制作用。实验验证，采用外加磁场控制脉冲MIG焊接电弧，以纯氩气气体保护，获得了稳定的射滴过渡形式，解决了Il摘要熔滴过渡稳定性问题，为以后高压环境MIG焊接提供了良好的实验依据。关键词：外加纵向磁场，脉冲MIG焊接

6、，熔滴过渡，数据采集，焊接参数，LabVIEW北京化_L大学硕士学位论文THERESEARCHOFPULSEDMIGWELDINGINEXTERNALMAGNETICFIELDABSTRACTThe21stcenturyisthecenturyofmarine．Asoneoftheimportantsupportingtechnologies，underwaterweldingisusedinoceanengineeringconstruction，whichfacesuptothegreatchallengeofdevelopmento

7、foil&gasfieldsindeepwater．TIGweldingcanadapttothegreatestdepthof500m，andMIGweldingcanbeusedinthesituationatdepthgreaterthanabout1000m．AlthoughstudyabroadhasmadeimportantbreakthroughintheMIGweldingundertheconditionsof250barpressure，whichisequaltotheconditionofthewaterdepth

8、of2500m，ithasn’tresolvedMIGweldingdripmeltingtranslationbottlenecksunderhigh—pressureconditionsc