高强钢立向和横向位置MAG焊熔滴过渡和电弧稳定性

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1、硕士学位论文高强钢立向和横向位置MAG焊熔滴过渡和电弧稳定性RESEARCHONMETALTRANSFERANDARCSTABLITYOFMAGWELDINGINHIGH-STRENGTHSTEELFORVERTICALANDHORIZONTALPOSITION叶三峰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG444学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文高强钢立向和横向位置MAG焊熔滴过渡和电弧稳定性硕士研究生：叶三峰导师：杨春利教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在

2、单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG444U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMETALTRANSFERANDARCSTABLITYOFMAGWELDINGINHIGH-STRENGTHSTEELFORVERTICALANDHORIZONTALPOSITIONCandidate：YeSanfengSupervisor：Prof.YangChu

3、nliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着船舶及海洋平台向大型化、轻型化发展以及应舰船装备的发展要求，高强钢在舰船建造上的应用越来

4、越广泛。本研究中焊接母材是20-50mm厚的10Cr5NiMoV高强钢，属于厚板焊接。为了提高厚板的焊接质量和效率，选用了单面MAG焊打底、双面MAG焊填充盖面的新工艺。本文重点研究了高强钢立向和横向位置MAG打底焊工艺，利用高速相机和电信号采集系统同步采集焊接过程中的熔滴过渡图像和焊接电压电流信号，直观地观察了电弧形态和熔滴过渡稳定性。对电弧稳定性、熔滴过渡稳定性和焊缝成形进行综合分析，优化焊接规范，获得了焊接过程稳定、焊缝成形良好的打底焊缝。在平焊位置分别研究了保护气中CO2和He含量对焊接过程中电弧、熔滴

5、过渡稳定性及焊缝成形的影响。研究发现，保护气中加入CO2或者He，会引起电弧收缩，弧长变短。CO2含量为2.5%时，存在严重的阴极斑点漂移现象，电弧的不稳定状态导致了不稳定的一脉一滴和不稳定的一脉多滴过渡。CO2含量增加到5%及7.5%时，电弧稳定性增强，熔滴过渡形式由稳定的一脉多滴向一脉一滴转变。随着He含量的增加，过渡频率整体呈下降趋势。电弧收缩会影响焊缝形状，CO2和He含量增加，电弧收缩程度增加，碗状熔深变深。立向上MAG打底焊，为避免熔化金属下淌以及电弧热量集中在坡口中间，采用了摆动电弧的方式。利用正

6、交试验的方法，研究了焊枪摆动参数包括摆动长度L，摆动宽度D，焊枪在单侧停留时间比例k及电参数焊接电流I对电弧稳定性、熔滴过渡稳定性及焊缝成形的影响。结果表明，随着焊接速度和单侧停留时间比例增加，电弧自身调节作用的灵敏度增加，但它不会随着焊接速度增加一直提高，当焊接速度增加到0.08m/min时，电弧稳定性下降。焊接电流增加，电弧的稳定性整体下降。摆动长度在本试验设置的水平范围内对电弧稳定性的影响趋势不明显。各焊接参数对熔滴过渡稳定性的影响与电弧稳定性的变化是一致的。随着焊接电流的增加，焊缝厚度增加；焊接速度和单

7、侧停留时间比例增加，焊缝厚度和焊缝余高减小。随着焊接速度的增加，余高先减后增。焊接速度较小时，适当增加速度，可以避免熔化金属过多的积累，余高减小。但焊接速度过快时，液态金属凝固速度也相应加快，不利于液态金属在坡口里的流动铺展，这会使焊缝余高增加。综合分析评价电弧稳定性、熔滴过渡稳定性和焊缝成形，得到了焊接过程稳定、焊缝成形良好的立焊打底焊规范。-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文横焊位置焊枪不摆动，采用了不对称坡口，焊枪下倾并对准上下坡口交界位置，这可以使电弧对称作用于上下坡口，同时抑制上坡口熔化金属下淌。本文

8、考察了焊接速度和焊接电流对焊缝成形的影响，发现焊接速度从0.15m/min增加0.30m/min时，上坡口侧壁熔深和焊缝厚度逐渐减小；焊接电流从170A增加到200A时，上坡口侧壁熔深和焊缝厚度逐渐增加。综合评价分析熔滴过渡稳定性和焊缝成形，给出了熔滴过渡稳定、焊缝成形良好的最优焊接规范。关键词：高强钢；厚板焊接；MAG打底焊；电弧稳定性；熔滴过渡-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文