窄间隙双丝非共熔池gmaw熔池行为研究

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1、硕士学位论文窄间隙双丝非共熔池GMAW熔池行为研究RESEARCHONTHEBEHAVIOROFNON-CONJUGATEDPOOLINTANDEMNARROWGAPGMAW巩金昊哈尔滨工业大学2015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窄间隙双丝非共熔池GMAW熔池行为研究硕士研究生：巩金昊导师：林三宝教授申请学位：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：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG444U.D.C.:621.791Disserta

2、tionfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEBEHAVIOROFNON-CONJUGATEDPOOLINTANDEMNARROWGAPGMAWCandidate：GongJinhaoSupervisor：Prof.LinSanbaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence：Jun

3、e,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要窄间隙双丝GMAW焊接方法因为具有较高的焊接效率、较大的焊接厚度范围、较好的成形特点，在生产实践中得到了广泛的应用。在实际焊接过程中虽然可以根据焊缝成形、焊缝横截面及纵截面的金相照片以及高速摄像系统对焊接过程中熔池内部金属流动进行分析，但是这只研究了熔池表面金属流动特点。想要对焊接过程中熔池内金属流动以及成形机理做出连续分析，需要依靠数值模拟的方法才能实现。本文通过Flow-3D软件，对窄间隙双丝GMAW共熔池和非共熔池

4、焊接过程中不同参数对于熔池行为的影响进行了研究。首先，利用连续性方程、动量方程、能量方程，建立了焊接过程数值模型。将热源模型分成热量模型、质量模型和动量模型三部分。通过对比不同热量分布模型，选择并说明了双椭球热源的合理性，通过热源偏转使模拟与实际焊接过程相吻合。着重考察了电弧压力和电磁力对熔池行为的影响。将模拟结果和实际焊缝成形特点进行对比，验证了模型合理性并进行模型优化。其次，通过试验方法，在窄间隙双丝GMAW焊接参数区间范围内，分析了随脉冲峰值电压、焊接速度、送丝速度的不同焊缝成形的变化规律，说明了熔敷厚度、熔深、焊缝对称性等几何尺寸的变化趋势。发现了在焊接过程中出现的咬边

5、、夹气、夹渣、侧壁未熔合等焊接缺陷，结合焊接参数的变化对焊接缺陷的产生做出宏观解释。再次，利用建立好的窄间隙双丝GMAW焊接模型对共熔池和非共熔池条件下不同焊接参数对熔池行为的影响进行了模拟研究。通过金属流场分析了不同空间位置处液态金属流动规律和趋势，得出了不同参数下对金属流动影响的主要因素。通过纵截面和横截面金属流动情况，说明了焊接缺陷产生的微观原因。最终，通过试验结果和模拟结果对共熔池和非共熔池进行了比对，从焊缝成形质量、焊接参数调节区间、焊接过程稳定性、焊接缺陷的产生等角度综合分析了两种模式的优缺点以及适用范围，说明了窄间隙双丝非共熔池GMAW焊接的优越性。关键词：Flo

6、w-3D；热源模型；非共熔池；流场-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTandemnarrowgapGMAweldingmethodhasbeenwidelyusedinweldingindustrybecauseithashigherefficiency,widerrangeofweldingthickness,betterformingcharacteristics.Althoughtheactualweldingprocesscanbeanalyzedbytheinternalmetalflowwithphotoofcross-sectionalandlo

7、ngitudinalsection,thesearelimitedtosomecertainpositionsandthesurfaceofliquidmetalatatime.Thispaperreliedonnumericalsimulationinordertomakeacontinuousanalysisofthemetalflowandformingmechanisminthepoolduringtheweldingprocess.ThroughtheFlow-3Dsoftware