双丝GMAW电弧干扰及焊接工艺研究.pdf

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1、双丝GMAW电弧干扰及焊接工艺研究（申请上海交通大学硕士学位）硕士生：张菁学号：1120509072学科专业：材料科学与工程导师：华学明（教授）李芳（讲师）上海交通大学材料科学与工程学院二零一五年一月Thearcinterferenceresearchandweldingprocessoftwin-wireGMAWADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterCandidate:JingZHANGSpecialty:MaterialScien

2、ceandEngineeringSupervisor:XuemingHUA,FangLISchoolofMaterialScienceandEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJan,2015摘要双丝GMAW电弧干扰及焊接工艺研究摘要随着船舶、汽车、航空航天等现代制造业的飞速发展，对于高效焊接技术的需求迫在眉睫。为了提高焊接效率，可以采用双丝或多丝GMAW的方法。在双丝GMAW焊接中的一个突出问题是由电磁力而产生的电弧干扰。因此，如何有效抑制或克服电弧干扰，成为

3、焊接工作者一个重要的研究课题，另外，双丝焊的焊接工艺参数匹配对焊缝成形、熔滴过渡的稳定性也存在很大的影响。本文构建了一套双丝GMAW焊接平台，包括自动焊接系统、电信号采集系统以及高速摄影系统；针对焊接过程中的电弧形态、熔滴过渡模式、电流电压波形进行系统的研究和分析，对电弧干扰的成因给出了解释和抑制方法；分析了在双丝GMAW焊接过程中弧长变化引起的稳定焊接工作点的迁移；分析了工艺参数匹配对焊缝成形的影响规律，最后，采用双丝GMAW对焊和橫焊E36钢，对比分析了单丝和双丝的焊接头显微组织、力学性能、焊接效率和极限速度。结果表明，单丝GMA

4、W焊接电弧呈钟罩型，焊接过程稳定；双丝GMAW焊接电弧会产生一定偏移，增大引导弧（前弧）电流使之I摘要大于跟随弧（后弧），增大双丝间距，采用混合保护气替代纯氩保护气体都可以有效缓解电弧干扰现象，使焊接过程趋于稳定。单丝GMAW焊接熔滴过渡模式为射滴+射流过渡，熔滴过渡稳定。双丝GMAW焊接熔滴过渡躁动性增强，过渡路径向两弧中心偏离，增大引导弧（前弧）电流使之大于跟随弧（后弧），熔滴过渡过程会趋于稳定。采用FLOW-3D模拟与实验结合研究双丝焊工艺参数对焊缝成形的影响，得到引导弧电流大于跟随弧电流的这种电流配比下，熔池内部同时存在“推-

5、拉”流动方式和向外流动方式，焊缝成形更优良，引导丝电流减小，不存在明显的“推-拉”方式，只存在向外流动方式，出现液态金属收缩和提前凝固现象，焊缝成型差。在双丝焊应用方面，对比单丝GMAW与双丝GMAW对接焊E36钢，发现单丝与双丝对接焊焊接接头金相组织、力学性能相近。在相同速度下，双丝焊接的效率要比单丝焊接高出37.5%；在相同电流电压参数下，双丝GMAW可以达到的无驼峰缺陷的极限焊接速度更高。将双丝GMAW应用于60mm深度坡口大厚板的横焊，采用最佳焊接规范参数可取得高效高质量的焊缝成形。关键词：双丝GMAW焊接；电弧干扰；熔滴过渡

6、；对接焊；横焊IIABSTRACTThearcinterferenceresearchandweldingprocessoftwin-wireGMAWABSTRACTIncontemporarysociety,manyimportantindustriessuchasship-building,automotiveandaerospaceetc.arefacingveryrapiddevelopment,itisveryurgenttodevelophigh-efficientweldingtechnologiessoastomeet

7、thehighprocessingrequirements.Inordertoincreasetheweldingefficiency,twin-wireweldingormulti-wireweldingisadopted.Themainproblemoftwin-wireweldingisarcinterferencecausedbytheelectro-magneticforce.Howtosuppressorovercomearcinterferencebecomesaveryimportantsubjectforpeople

8、workingintheweldingfield.Inthispaper,webuildupatwin-wireweldingplatformwhichcontainsautomaticweldingsystem,ele