脉冲超声辅助GTAW电弧形态及GMAW熔滴过渡研究.pdf

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1、硕士学位论文脉冲超声辅助GTAW电弧形态及GMAW熔滴过渡研究RESEARCHONPULSEDULTRASOUNDASSISTEDARCSHAPEOFGTAWANDDROPLETTRANSFEROFGMAW周磊哈尔滨工业大学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：公开工学硕士学位论文脉冲超声辅助GTAW电弧形态及GMAW熔滴过渡研究硕士研究生：周磊导师：范成磊副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：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

2、.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPULSEDULTRASOUNDASSISTEDARCSHAPEOFGTAWANDDROPLETTRANSFEROFGMAWCandidate：ZhouLeiSupervisor：Prof.FanChengleiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDa

3、teofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要脉冲超声复合电弧焊接是基于连续超声复合电弧焊接提出的一种新的焊接方法，在前期研究中，主要存在两个问题：一是脉冲频率低（0-15Hz），与熔滴过渡频率（100Hz左右）相差较大；二是脉冲超声的施加是随机的。这两个问题造成很难对实验现象进行深入分析。针对上述问题，本课题以改进超声波发生器为切入点，通过改变超声波发生器脉冲产生方式，将脉冲超声频率提升至200Hz，与熔滴过度频率达到同一量级。以TIG焊接过程中电弧形态的变化及铝合金MIG焊

4、接过程中熔滴过渡与电弧形态的变化为主要研究对象。在TIG焊接过程中，以脉冲频率、发射端高度及焊接电流为主要研究参数，总结参数变化对电弧形态的影响规律。在MIG焊接过程中，以脉冲频率与发射端高度为主要研究参数，观察参数变化对熔滴过渡形式、熔滴大小以及电弧形态的影响规律。对于不同的实验方法，适合的研究对象是不同的。例如，TIG焊接在不填丝的情况下不存在熔滴过渡；而MIG焊接过程，焊丝送进速度与焊丝熔化速度无法做到完全相同，所以相对电弧长度与电弧形态变化剧烈，很难对电弧做定量的分析，所以本课题没有局限于一种固定的实验方法，而是针对不同的焊接方法，选择了最佳的研究对象。对于TIG焊接，由于其焊接过程中

5、，电弧稳定，所以本研究主要对电弧形态参数进行定量研究；对于铝合金MIG焊接，本研究主要针对其典型的射滴过渡进行研究，同时对电弧形态的动态变化过程进行研究。在此基础上，本课题进一步提出同步脉冲超声-脉冲GMA复合焊接。本研究的基本思路为：在脉冲GMAW过程中，可以通过调整焊接规范与脉冲频率，使其熔滴过渡形式为一脉一滴，这意味着熔滴过渡过程与脉冲电流信号具有了对应关系，通过采集脉冲GMAW电流信号，就可以获得熔滴过渡持续时间与熔滴过渡开始时间等信息。将电流信号进行处理，作为控制信号使超声波发生器输出与控制信号存在一定对应关系的超声波信号，这就使超声波作用时间与熔滴过渡建立了相对明确的对应关系。本研

6、究重点关注脉冲超声与脉冲GMAW的不同匹配关系对焊接过程电弧形态与熔滴过渡的影响，充分挖掘超声在焊接过程中的作用潜力，为实现对熔滴过渡无接触调控奠定基础。关键词：脉冲超声；电弧形态；熔滴过渡；同步复合-I-AbstractAbstractPulsedultrasonicassistedarcweldingisanovelweldingmethodbasedoncontinuousultrasonicassistedarcwelding.Inthepreviousstudy,therearetwomainproblems:oneofthemisthatthepulsefrequencyisver

7、ylow(0-15Hz),andthereisalargedifferencebetweenthedropfrequency(around100Hz)andthedroplets;andanotheristhattheapplicationofpulsedultrasoundisrandom.Thesetwoproblemsmakeitdifficulttoanalysisofexperiment