三絲GMAW過程穩(wěn)定性研究及溫度場(chǎng)模擬.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展,高效焊接領(lǐng)域已成為焊接學(xué)科發(fā)展一個(gè)重要方向之一。提高焊接速度面臨的首要問題是高速焊接過程的不穩(wěn)定,焊后容易出現(xiàn)咬邊、駝峰等焊縫缺陷。本文利用三絲自動(dòng)焊接系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)以及高速攝像系統(tǒng)建立了一套完整的三絲GMAW焊焊接試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)三絲GMAW焊焊接工藝、電弧形態(tài)及電信號(hào)進(jìn)行了分析研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接過程穩(wěn)定性的分析。本文首先設(shè)計(jì)了雙絲焊接不同焊接參數(shù)值(焊接電壓匹配、焊接電流匹配、焊絲間距)的系列試驗(yàn),分別采

2、用電流直方圖對(duì)兩電弧穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析,上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)出的雙絲電弧的偏移量公式得到了基本一致的結(jié)論:對(duì)于引導(dǎo)弧,降低跟隨弧電壓,降低跟隨弧電流與引導(dǎo)弧電流比例,增大電弧間距,電弧穩(wěn)定性提高;對(duì)于跟隨弧,降低引導(dǎo)弧與跟隨弧的電流比例,降低跟隨弧電弧電壓,增大電弧間距,跟隨弧中斷頻率降低。最后將高速攝影拍攝到的電弧圖片與采集到的電流、電壓波形圖相結(jié)合,說(shuō)明了發(fā)生的斷弧現(xiàn)象的循環(huán)規(guī)律。利用雙絲焊接過程穩(wěn)定性影響因素分析的結(jié)論指導(dǎo)了三

3、絲焊接工藝參數(shù)的選擇,通過三絲GMAW焊工藝參數(shù)的合理選擇可獲得無(wú)電弧中斷的穩(wěn)定焊接過程。并且通過理論分析推導(dǎo)出了不同極性組合下的三絲電弧的偏移量公式,同時(shí)設(shè)計(jì)了不同極性組合系列試驗(yàn)。最后結(jié)合電弧圖片、電信號(hào)以及焊縫表面成形綜合評(píng)價(jià)極性的最佳匹配方案。理論分析偏移量疊加符號(hào)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致得出:引導(dǎo)焊絲/DCEP-中間焊絲/DCEN-跟隨焊絲/DCEP(下簡(jiǎn)稱P-N-P)和引導(dǎo)焊絲/DCEN-中間焊絲/DCEP-跟隨焊絲/DCEN(下簡(jiǎn)稱

4、N-P-N)為最佳極性組合,三電弧間電磁干擾明顯減弱,電弧穩(wěn)定性良好,從而解決了三絲GMAW高速焊接時(shí)過程穩(wěn)定性問題。最后,根據(jù)焊接過程中的電弧圖片和熱源的疊加原理推導(dǎo)出了三絲焊接的高斯熱源計(jì)算公式,建立了合適的有限元數(shù)學(xué)模型,同時(shí)用ANSYS軟件自帶的APDL語(yǔ)言編寫了循環(huán)程序,實(shí)現(xiàn)了焊接熱源的移動(dòng)。在充分考慮對(duì)流、輻射、熔池蒸發(fā)、液體流動(dòng)以及相變潛熱等邊界條件的情況下,對(duì)T型接頭的三絲高速焊接過程中溫度場(chǎng)的瞬態(tài)變化進(jìn)行了計(jì)算和分析。