Mix工艺研究及其在厚板机器人多层多道立焊中的应用

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1、Mix工艺研究及其在厚板机器人多层多道立焊中的应用Mixweldingprocessresearchanditsapplicationonrobotmulti-passverticalweldingforthickplate学科专业：材料加工工程作者姓名：李博指导教师：申俊琦讲师天津大学材料科学与工程学院二零一七年十二月摘要盾构机是一种集机电等多种技术为一体的大型工程机械装备，为了使它能够正常作业，需要保证盾构机的焊接质量。在盾构机这类重型机械设备的焊接过程中，由于其安装位置不易改变，立焊会是难以替代的一种焊接位置。加上盾构机结构较大，需要进行多层多道焊

2、接，焊接情况就更为复杂。本文通过对机器人多层多道立焊工艺的研究，为实际生产提供一定的理论依据。首先，基于高速摄像及电信号采集系统，结合ABAQUS的温度场模拟及焊接试验，对比分析了Mix与Universal两种焊接工艺的特点。结果发现Mix工艺具有热工艺（大电流）和冷工艺（小电流）两个阶段，焊接热循环曲线存在多个波峰，冷却速度较快，利于熔池的凝固，从而得出Mix工艺更适合立焊。之后，采用Mix工艺进行立焊，研究了焊接参数对焊缝形貌和焊缝特征参数的影响机制，发现焊接电流过大和焊接速度过慢均会导致焊缝成形不良。最后，对多层多道立焊的根焊、填充焊和盖面焊分别进

3、行了研究，得到了满足各自需求的工艺方法和参数范围。结果表明：根焊时，适当增大坡口间隙和焊接电流可以增强熔透效果；填充焊时，建立了熔敷金属截面积与焊接工艺参数的数学关系式，经实验验证，可将它用于焊道排布；盖面焊时，摆动的加入可有效增加焊缝宽度，降低焊缝余高。进行多层多道立焊时，根焊和填充均采用Mix工艺，盖面采用加摆动的Universal工艺进行焊接，可以得到成形良好的焊接接头。关键词：Mix工艺，温度场模拟，焊缝特征参数，立焊，焊道排布，多层多道焊IABSTRACTShieldtunnelingmachineisakindoflargeengineeri

4、ngequipment,whichintegratesmechanical,electricalandothertechnologies.Inordertomakeitworknormally,itisnecessarytoensuretheweldingqualityofshieldtunnelingmachine.Intheweldingprocessofheavymachinerylikeshieldtunnelingmachine,itisdifficulttosubstitutetheverticalweldingoperationbecaus

5、etheinstallationpositionisnoteasytochangeduetothehugeweight.Withthelargestructureofshieldtunnelingmachine,multi-passweldingisneededandtheweldingsituationismorecomplex.Theresearchonrobotmulti-passverticalweldingtechnologycanprovidesometheoreticalbasisforpracticalproduction.Firstly

6、,basedonhigh-speedcameraandelectricalsignalacquisitionsystem,combinedwithsimulationoftemperaturefieldandweldingtest,characteristicsofMixandUniversalprocesswerecomparedandanalyzed.TheresultsshowthatMixprocesshastwostages,thermalprocess(withahighcurrent)andcoldprocess(withalowcurre

7、nt).Therearemanypeaksontheweldingthermalcyclecurveandthecoolingrateisfaster,whichisconducivetothesolidificationofthemoltenpool,soMixprocessismoresuitableforverticalwelding.Secondly,whenMixprocesswasusedinverticalwelding,theinfluencesofweldingparametersonweldmorphologyandweldchara

8、cteristicparameterswerestudied.Itisfound