异种钢磁控电弧及焊接过程规律数值模拟研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xtopg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在船舶制造、石油化工、桥梁建设等工程领域中,存在许多材料不同的异种钢焊接结构件。相对于同种钢焊接而言,异种钢焊接在实际应用中具有更好的机械性能,如抗腐蚀性和耐热性,同时造价成本较低,因此应用较广。但同时异种钢焊接存在较大的技术难点,由于异种钢焊接母材的热物理性能差异较大,其焊接温度场常呈现不均匀分布,加剧了焊接工件本身的应力和变形,得到的异种钢焊接接头质量较差,因此需要对传统焊接方式进行改进。考虑到焊接热输入是直接影响焊接接头的主要原因,文中提出在异种钢焊接过程中引入非接触式的外加横向磁场调控电弧偏转,进而调整焊接热输入在工件中的能量分配,最终获得良好的异种钢焊接接头。因此,需要对磁控异种钢焊接进行深入探索,获得基本作用规律,从而为磁控异种钢焊接技术提供一定的理论依据。由于焊接过程中涉及大量复杂的物理过程,单纯通过试验难以对其进行深入的分析和研究,因此本文通过对异种钢焊接过程的分析并结合相关理论,基于COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了二维稳态磁控电弧异种钢焊接模型和三维瞬态磁控异种钢焊接模型。对两模型在不同焊接电流和励磁电流强度下的工件温度场进行计算,对两种模型的熔池计算结果进行了耦合验证,同时进行了对应参数的试验,并将仿真与试验结果中的电弧形态和工件焊接变形进行验证,证明了仿真模型的可靠性和准确性。在上述所建模型的基础上,对不同焊接电流和励磁电流强度作用下的焊后工件变形和电弧温度场及形态进行计算,并与试验结果进行对比分析,研究发现:(1)焊接电流对电弧形态无明显影响,但随着焊接电流增大,电弧内部能量密度及温度梯度也将随之增大,电弧的热作用区域将变大;工件焊后变形量与焊接电流呈正相关。(2)励磁电流的方向及大小对电弧形态及偏转起决定性作用。当励磁电流大小相同时,相反的励磁电流会使电弧反向偏转,偏转幅度和方向几乎关于焊缝对称。当励磁电流方向相同时,随着励磁电流的增大,电弧的偏转程度也逐渐加大;从工件焊后变形可以直观地看出,不同方向和大小的励磁电流使电弧产生了不同的偏转,改变了电弧与工件的接触面和热传导途径,即改变了焊接过程中的焊接热输入分配。因此进行异种钢焊接时,应根据工件材质,通过外加磁场控制电弧进行适当的偏转,合理控制工件焊接热输入,从而得到更好的焊缝质量。
其他文献
纺织机械是纺织行业装备的组成基础,纺机品牌的竞争是纺织技术发展与高附加值纺机装备造型设计的综合竞争。在审美趋势快速变化、结构技术不断革新的市场环境下,对我国纺织机械企业装备造型设计提出了新要求。品牌基因是形成产品识别和差异化的重要依据,通过对品牌基因的研究,实现我国纺机设备造型创新设计和推进纺织装备品牌可持续发展的目标。本文通过对品牌基因与产品造型设计的研究,阐述了产品造型设计的“品牌基因”概念,
随着制造业的重新崛起,藉由纺织机械的技术、造型设计等方面的升级,我国纺织机械行业正逐渐往智能化方向发展。针对纺织机械造型设计中存在的方法较为主观化和经验依赖等问题,本文提出梳棉机意象造型的研究方向,通过量化的方法构建并求解梳棉机的造型要素与感性意象间的关联性关系,以达到多意象维度下的梳棉机造型类目组合推荐的目的,为梳棉机造型设计提供量化和理性化的设计方法。课题的研究旨在通过对理论和方法进行文献梳理
剑杆织机具有转速高、精度高、适应性强、自动化程度高等优点,在纺织机械中占有举足轻重的地位。剑杆织机有五大核心机构,其中打纬机构是其最为重要的机构,打纬机构的动态性能制约着剑杆织机各项性能的提高、织机效率的提升以及影响织物的质量。本学位论文以剑杆织机共轭凸轮打纬机构为研究对象,系统研究其运动特性及动力学特性,主要研究内容如下:分析剑杆织机打纬机构的作用、运动要求以及工作原理;分析打纬机构对织物种类的
在国家智能制造的战略布局下,如何顺应市场以提升竞争力已成为酿造业企业在实现转型升级的首要问题。企业为了在日益激烈的竞争市场中保持优势,由功能至上原则转变为对其品牌形象的关注。本文聚焦酿造行业,对酿造装备调研分析归纳其共性问题即:产品辨识度低、同质化显现严重;品牌形象不明确。因此,本研究以行业背景、产品现有问题以及企业的切实需求为基础,酿造企业形成品牌差异化的竞争格局为目标,从品牌形象构建层面入手,
根据目前纺织机械并条机市场调研发现,企业往往看中机械设备的性能和质量,致力于技术层面的提升,故使并条机设备形态繁杂,不能将其功能、结构和造型融合统一,杂乱迥异的风格更不利于市场的营销推广,难于建立企业品牌形象特征。针对这些问题,以JWF1317并条机造型设计为例进行研究,通过对国内外纺机设计现状以及相关研究的调研,阐述了国内纺机企业并条机所存在的主要问题,围绕主要问题首先阐明了工业设计在纺织机械设
立体织物具有良好的整体结构性能,以高性能立体织物为骨架形成的复合材料应用广泛,其中以带芯多层立体织物为骨架形成的带芯织物输送带是矿山输送机的重要部件。目前织造带芯多层立体织物的设备都是单剑杆织机,织造效率低;其布边的锁边形式有梭子锁边、单钩针锁边等,形成的布边抗拉强度低,且在高速运行下会出现锁边可靠性差的问题,针对上述问题本文提出了多剑杆织机的整体设计方案,且主要对立体织物的锁边机构展开详细的研究
多臂机作为织造过程中的主要开口设备,在现代织机中得到了越来越广泛的应用。选综系统作为多臂机的核心组件,直接影响织机运行过程的平稳性、可靠性和织造质量。本文以旋转式多臂机选综系统为研究对象,对影响多臂机工作的重要组件选综系统进行了研究分析。基于高副低代的原理,把共轭凸轮和摆臂的运动简化为曲柄摇杆运动,将吸铁摆杆和信号摆杆的运动简化为曲柄滑块运动。为提高旋转式电子多臂机机械运动的可靠度,对选综系统进行
有机涂层广泛应用于现代工业中金属结构的腐蚀防护。特别是对挥发性有机化合物(VOC)的使用有严格的限定,使得水性涂料在金属防护方面越来越受到重视。有机涂层通常具有物理屏障的作用,能够防止氧气、水和其他腐蚀性离子进入金属表面。但是有机涂层具有两个主要的缺点是涂层的渗透性以及附着力较弱。在这方面,纳米复合涂料是提高有机涂层耐蚀性最有前途的方法。为了提高涂层的防腐性能,探究了石墨烯及其衍生物作为纳米填料填
中厚板窄间隙P-GMAW焊接因为其焊接过程填充金属少,热变形小,成本低等多种优点被广泛地应用在航天、船舶等领域,但是其在焊接过程中对焊接环境比较敏感,容易受多种因素的影响从而产生焊接缺陷,倘若可以对窄间隙P-GMAW焊接过程进行质量监测,那么在焊接缺陷出现之前,就有可能进行一定的干预,从而在一定程度上提高焊接质量,因此对焊接质量进行监测具有重要的意义。合理利用传感器对焊接过程进行信息获取是进行焊接
传统焊接中高熔敷率与低热输入之间存在矛盾,高熔敷率将提高热输入导致变形量增大,同时影响焊接质量。双丝三弧焊时两根焊丝分别与母材产生两个主电弧,主电弧交替起弧和熄灭,同时会在两焊丝之间产生第3个电弧,即M弧。M弧电流大小及脉冲频率可独立调节,主要用于熔化焊丝而非直接影响母材,因此该方法具有熔敷效率高、热输入低的优点。将双丝三弧焊应用在多道成形技术上可以极大改善焊接效率和降低热变形。首先,以静力平衡原