层流等离子在焊接中的应用研究

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1、国内图书分类号：TG438.2密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文层流等离子在焊接中的应用研究年级二〇一五级姓名刘琦申请学位级别硕士学位专业材料科学与工程指导老师骆德阳二零一八年六月ClassifiedIndex:TG438.2U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEAPPLICATIONOFLAMINARPLASMAINWELDINGGrade:2015Candidate:LiuQiAcademicDegreeAp

2、pliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialScienceandEngineeringSupervisor:LuoDeyangJune.25.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要层流等离子作为一种新型的热源，具有射流长度长、温度梯度低、可控性好等特点，在喷涂、金属热处理、切割等热加工领域已经有了一些应用研究，但在焊接领域的应用处于一片空白。而层流等离子作为一种良好的加工热源，在焊接上有很好应用前景，因此，本文对层流等离子在中厚板焊接领域的应用展开了研究。本文首先对层流等离

3、子设备行了介绍，并测试了等离子气流量和电流对弧长的影响。发现在等离子工作气为9L/min（其中Ar：N2比值为2：8），电流为150A时，层流等离子非转移弧弧长可达到748mm，远远超过普通等离子电弧弧长。此外，通过对层流等离子电源外特性的测试，验证了其具有良好的恒流特性，符合层流等离子焊接对电源的要求。为了便于焊接工艺参数的确定，也对不同氩气气流量、不同非转移弧电流和不同转移弧电流下层流等离子的起弧高度进行了测试，发现层流等离子转移弧的最大起弧高度为100mm，远高于普通电弧的起弧高度。在前面对层流等离子相关基础特性

4、的研究基础上，本文进行了层流等离子单道焊焊接试验。本文首先证明了层流等离子熔入型焊接具有形成焊缝的能力，其次在层流等离子小孔焊接实验时发现其存在穿孔困难，穿孔后容易烧穿的现象。在两种焊接方法的基础上，利用层流等离子准直性好的特点，本文引入了层流等离子熔壁型焊接理念。并在不开坡口，保留一定间隙的情况下分别对12mm和15mm厚Q235A钢板层流等离子熔壁型焊接工艺进行研究，分析了不同焊接工艺参数对焊缝成形的影响。研究表明层流等离子具有能在此情况下形成焊缝的能力，焊缝中熔宽上下几乎一致且焊缝背面成形良好。但其焊缝表面凹陷，

5、需要填冲焊缝金属才能得到一条完整焊缝。鉴于MIG焊有着填充量大、飞溅小等特点，本文采用了层流等离子-MIG复合焊焊接理念，通过调整MIG焊从焊缝侧面送丝，在等离子焊枪高度为30mm时，实现了不开坡口，保留2mm间隙情况下的12mm厚Q235A钢板的一次性焊透。关键词：层流等离子；焊接；层流等离子-MIG复合焊西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractAsanewtypeofheatsource,laminarplasmahasthecharacteristicsoflongjetlength,lowtemp

6、eraturegradient,andgoodcontrollability.Ithasbeenappliedinthermalprocessingsuchasspraying,metalheattreatment,cutting,etc.Theapplicationofweldingisinablank.Laminarplasmaasagoodprocessingheatsourcehasagoodapplicationprospectinwelding.Therefore,theapplicationoflamin

7、arplasmainthefieldofmediumandthickplateweldinghasbeenstudied.Thisarticlefirstintroducedthelaminarplasmadeviceandtestedtheeffectofplasmagasflowandcurrentonthearclength.Itwasfoundthatwhentheplasmaworkinggasis9L/min(wheretheAr:N2ratiois2:8)andthecurrentis150A,thela

8、minarplasmaarclengthcanreach748mm,farexceedingthearclengthofanordinaryplasmaarc.Inaddition,bytestingtheexternalcharacteristicsofthelaminarplasmapowersupply,itisverifi