本文選題：窄間隙焊接　切入點：三元保護氣　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：針對管道焊接過程中厚板焊接效率較低的問題,本文提出采用雙絲窄間隙GMAW方法對厚板進行焊接,但窄間隙焊接過程中容易出現側壁熔合不良的問題,因此進一步提出能否通過改變保護氣成分(將傳統(tǒng)的二元保護氣變?yōu)槿Ｗo氣)進而改變電弧行為,使側壁熔深增加,避免出現側壁熔合不良的問題。由于He導熱率較高,能使電弧溫度分布均勻,考慮選用Ar+CO_2+He作為焊接保護氣。首先我們選擇了在平焊位置下進行窄間隙單絲焊接,選定保護氣流量為40L/min,通過固定He(CO_2)含量,變動CO_2(He)含量,用Ar補齊其余部分進行焊接。通過高速攝像觀察變動保護氣后電弧形態(tài)的變化,并拍攝電弧照片,觀察總結保護氣含量對電弧弧根角及弧長的影響,并分析電弧行為的變化規(guī)律,得到合適的保護氣工藝窗口,發(fā)現He含量處于5%~15%,CO_2含量處于5%~15%時,可以得到比較穩(wěn)定的焊接過程。此外,對焊接過程中電壓電流值進行統(tǒng)計,觀察保護氣含量變動對焊接電壓及電流值的影響。通過觀察高速攝像拍攝的熔滴過渡情況,結合與高速攝像同步采集的焊接電壓信號及電流信號,對焊接過程中熔滴過渡形式進行分析,并以此分析焊縫表面成形與熔滴過渡之間的聯系。實驗發(fā)現,隨著CO_2含量增加,熔滴過渡形式由射流過渡變?yōu)樯涞芜^渡,最后變?yōu)槎搪愤^渡。隨著He含量的增加,熔滴過渡形式由射滴過渡變?yōu)樯淞鬟^渡,再變?yōu)樯涞芜^渡。在焊縫中部切取金相件,打磨腐蝕后測量焊縫側壁熔深,并總結保護氣含量對焊縫側壁熔深的影響。實驗發(fā)現當He含量處于10%時焊縫側壁熔深最大,CO_2含量為10%時,也可以得到成形良好的焊縫。最后依據選定保護氣工藝窗口設計響應曲面法的實驗,以CO_2含量及He含量為因素,以主從絲側壁熔深及厚度為響應值,建立響應值與因素之間的關系方程,并研究單一因素的變量對焊接主從絲側壁熔深及厚度的影響及兩因素之間相互作用對響應值的影響。依據所得響應曲面找尋最優(yōu)化的保護氣工藝,試驗中選定最優(yōu)保護氣工藝為10%He及11%CO_2,實驗驗證后發(fā)現實際值與預測值相差不大,擬合方程較為準確。
[Abstract]:In view of the low welding efficiency of thick plate in pipeline welding process, this paper puts forward the method of two-wire narrow gap GMAW to weld thick plate, but the side wall fusion is easy to occur in narrow gap welding process. Therefore, whether the arc behavior can be changed by changing the composition of the protective gas (changing the traditional binary protective gas into the ternary protective gas) can increase the penetration of the side wall and avoid the problem of bad fusion of the side wall. Because of the high thermal conductivity of he, The arc temperature can be evenly distributed, so we consider using ar CO_2 he as welding shielding gas. First, we choose narrow gap single wire welding in the position of flat welding, and select the flux of protective gas is 40 L / min, and change the CO 2 he content by fixing the content of Hex CO2). The changes of arc shape after changing protective gas were observed by high speed camera, and the effect of protective gas content on arc root angle and arc length was observed and summarized. The variation law of arc behavior is analyzed, and a suitable protective gas process window is obtained. It is found that the relatively stable welding process can be obtained when he content is in the range of 5 ~ 15 and the content of CO2 is 5 ~ 15. In addition, the voltage and current values in the welding process are counted. The effect of the change of protective gas content on the welding voltage and current value was observed. By observing the droplet transfer in the high speed video camera, the welding voltage and current signals collected simultaneously with the high speed video camera were combined with the welding voltage and current signals. The droplet transfer form in welding process is analyzed and the relationship between weld surface forming and droplet transfer is analyzed. It is found that with the increase of CO_2 content, the droplet transfer form changes from jet transfer to droplet transfer. With the increase of he content, the droplet transfer form changes from droplet transfer to jet transfer and then to droplet transfer. A metallographic part is cut in the middle of the weld, and the weld wall penetration depth is measured after grinding and corrosion. The effect of shielding gas content on the weld side wall penetration is also summarized. The experimental results show that when he content is 10, the maximum penetration depth of the weld side wall is 10 and the COSP 2 content is 10. Finally, according to the selected protective gas process window to design the experiment of response surface method, with CO_2 content and he content as the factors, the depth and thickness of the side wall of the master and slave wire are taken as the response values. The relation equation between response value and factor is established, The influence of single factor variables on the penetration depth and thickness of the side wall of the welding master and slave wire and the effect of the interaction between the two factors on the response value are studied. In the experiment, 10%He and 11 CO2s are selected as the optimal protective gas technology. The experimental results show that the actual value is not different from the predicted value, and the fitting equation is more accurate.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG457.6

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本文編號：1674474