【摘要】：隨著船舶及海洋平臺向大型化、輕型化發(fā)展以及應(yīng)艦船裝備的發(fā)展要求,高強(qiáng)鋼在艦船建造上的應(yīng)用越來越廣泛。本研究中焊接母材是20-50mm厚的10Cr5Ni Mo V高強(qiáng)鋼,屬于厚板焊接。為了提高厚板的焊接質(zhì)量和效率,選用了單面MAG焊打底、雙面MAG焊填充蓋面的新工藝。本文重點(diǎn)研究了高強(qiáng)鋼立向和橫向位置MAG打底焊工藝,利用高速相機(jī)和電信號采集系統(tǒng)同步采集焊接過程中的熔滴過渡圖像和焊接電壓電流信號,直觀地觀察了電弧形態(tài)和熔滴過渡穩(wěn)定性。對電弧穩(wěn)定性、熔滴過渡穩(wěn)定性和焊縫成形進(jìn)行綜合分析,優(yōu)化焊接規(guī)范,獲得了焊接過程穩(wěn)定、焊縫成形良好的打底焊縫。在平焊位置分別研究了保護(hù)氣中CO2和He含量對焊接過程中電弧、熔滴過渡穩(wěn)定性及焊縫成形的影響。研究發(fā)現(xiàn),保護(hù)氣中加入CO2或者He,會引起電弧收縮,弧長變短。CO2含量為2.5%時(shí),存在嚴(yán)重的陰極斑點(diǎn)漂移現(xiàn)象,電弧的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致了不穩(wěn)定的一脈一滴和不穩(wěn)定的一脈多滴過渡。CO2含量增加到5%及7.5%時(shí),電弧穩(wěn)定性增強(qiáng),熔滴過渡形式由穩(wěn)定的一脈多滴向一脈一滴轉(zhuǎn)變。隨著He含量的增加,過渡頻率整體呈下降趨勢。電弧收縮會影響焊縫形狀,CO2和He含量增加,電弧收縮程度增加,碗狀熔深變深。立向上MAG打底焊,為避免熔化金屬下淌以及電弧熱量集中在坡口中間,采用了擺動電弧的方式。利用正交試驗(yàn)的方法,研究了焊槍擺動參數(shù)包括擺動長度L,擺動寬度D,焊槍在單側(cè)停留時(shí)間比例k及電參數(shù)焊接電流I對電弧穩(wěn)定性、熔滴過渡穩(wěn)定性及焊縫成形的影響。結(jié)果表明,隨著焊接速度和單側(cè)停留時(shí)間比例增加,電弧自身調(diào)節(jié)作用的靈敏度增加,但它不會隨著焊接速度增加一直提高,當(dāng)焊接速度增加到0.08m/min時(shí),電弧穩(wěn)定性下降。焊接電流增加,電弧的穩(wěn)定性整體下降。擺動長度在本試驗(yàn)設(shè)置的水平范圍內(nèi)對電弧穩(wěn)定性的影響趨勢不明顯。各焊接參數(shù)對熔滴過渡穩(wěn)定性的影響與電弧穩(wěn)定性的變化是一致的。隨著焊接電流的增加,焊縫厚度增加;焊接速度和單側(cè)停留時(shí)間比例增加,焊縫厚度和焊縫余高減小。隨著焊接速度的增加,余高先減后增。焊接速度較小時(shí),適當(dāng)增加速度,可以避免熔化金屬過多的積累,余高減小。但焊接速度過快時(shí),液態(tài)金屬凝固速度也相應(yīng)加快,不利于液態(tài)金屬在坡口里的流動鋪展,這會使焊縫余高增加。綜合分析評價(jià)電弧穩(wěn)定性、熔滴過渡穩(wěn)定性和焊縫成形,得到了焊接過程穩(wěn)定、焊縫成形良好的立焊打底焊規(guī)范。橫焊位置焊槍不擺動,采用了不對稱坡口,焊槍下傾并對準(zhǔn)上下坡口交界位置,這可以使電弧對稱作用于上下坡口,同時(shí)抑制上坡口熔化金屬下淌。本文考察了焊接速度和焊接電流對焊縫成形的影響,發(fā)現(xiàn)焊接速度從0.15m/min增加0.30m/min時(shí),上坡口側(cè)壁熔深和焊縫厚度逐漸減小;焊接電流從170A增加到200A時(shí),上坡口側(cè)壁熔深和焊縫厚度逐漸增加。綜合評價(jià)分析熔滴過渡穩(wěn)定性和焊縫成形,給出了熔滴過渡穩(wěn)定、焊縫成形良好的最優(yōu)焊接規(guī)范。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U671.8
【圖文】：

圖 1-1 傳統(tǒng)厚板焊接工藝于厚板焊接的方法有電子束焊、激光-電弧復(fù)合焊接、熱絲 TIG 焊等。電子束焊能量密度高，一次可焊0mm，但其設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，一般采用真空電子對坡口加工精度高，操作難度大，在高強(qiáng)鋼大厚板焊-電弧復(fù)合焊接很好克服了激光焊對坡口加工精度、，最大的焊件間隙可以放寬至 1mm，降低了船舶建加工成本，但是大厚板高強(qiáng)鋼焊接要想獲得更大的熔求很高，因此，目前激光-電弧復(fù)合焊接主要應(yīng)用在屬構(gòu)件焊接上[11,12]；A-TIG 焊接應(yīng)用在中厚板結(jié)構(gòu)面成形，減少道次和工序，但焊前需要在工件上涂抹口填絲的大厚板結(jié)構(gòu)焊接不實(shí)用[13]；T.I.M.E.(Transfeergy)焊接可以全位置焊接，焊縫平滑美觀，其對焊絲高，生產(chǎn)難度大，焊絲長度增加容易引起焊縫夾渣，背面清根[14,15]；熱絲 TIG 在常規(guī) TIG 焊基礎(chǔ)上，

)焊接方法是在待焊焊縫的兩側(cè)，采用這種焊接方法引起的焊接變形小，可如圖 1-2 所示，可分為雙面雙弧非對稱，在非對稱雙面雙弧焊接中，溫度場，而后電弧起后熱作用，一定程度上降冷裂紋傾向[19]，并且正反面焊縫同時(shí)焊接變形。此外，雙面雙弧焊有單電源型指兩把焊槍都由一臺電源供電，源型采用兩臺焊接電源分別對兩把焊槍一極。雙電源型 DSAW 由于其焊接熱，焊后無需清根，簡化工序，能提高焊接鎂鋁合金薄板，并逐漸在大厚板高效

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2718807