焊剂带约束电弧行为及用于超窄间隙焊接的基础研究

	焊剂带约束电弧行为及用于超窄间隙焊接的基础研究
项目编号	50775105
	朱亮
摘要	为了将电弧焊方法可靠地用于超窄间隙焊接，发明了焊剂带约束电弧的新方法，有贴焊剂片、送焊剂带和放置焊剂带三种形式。通过研究焊剂带约束的电弧的形态、焊剂带电位与电弧区位置的相关性以及在超窄间隙中电压电流波形，认识了焊剂带约束电弧的调控机制：焊剂带的熔化过程对电弧产生热收缩效应，固态焊剂带对电弧的固壁约束作用，焊剂化学成分的作用。通过改变焊剂带的厚度、放置高度及成分对电弧进行调控，研究焊剂带约束电弧的加热特性，以及超窄间隙中母材熔化及熔池形成机制，形成了通过调控电弧有效控制坡口底部和侧壁根部加热以及熔池中的金属的流动的基本思路，从根本上解决了窄间隙侧壁根部熔合不良的问题。在以上研究基础上，开发了专用的焊枪和焊剂带制作工艺，以及焊接工艺参数的匹配，可实现坡口宽度为4mm的超窄间隙焊接。这种方法焊接线能量低，约为0.6KJ/mm；热影响区宽度窄，焊缝强度高。另外，采用静电探针试验，得到了TIG电弧中载流通道摆动的条件；并借助于低扰动静电探针测定了弧柱区轴向不同位置处的悬浮探针电位及偏置探针电流，对电弧内部结构有了进一步的认识。发表研究论文20篇，被EI收录10篇。【英文摘要】ForreliableapplicationofarcweldinginUltra-narrowgapwelding,threenewapproachesofconstrainingarcaredeveloped,thosearestickingfluxongrooves,sentingfluxstripsintogroovesanddepositingfluxstripsingrooves.Arcshapesintheconstrainedstate,correlationbetweenpositionoffluxstripandpotentialoffluxstrips,andvoltageandcurrentwaveformsofarcconstrainedwithfluxstripsinultra-narrowgaphavebeenresearched.Hencethemechanismofregulatingarcconstrainedbyfluxstripscouldbeunderstood,includingthermalcontractionofarcduetomeltingprocessoffluxstrips,wallconstrictionofarccausedbynon-moltenfluxstrips,effectsfromchemicalcontentsoffluxstrips.Byweldingexperimentswithvariationsofthicknessoffluxstrips,theirheightingrooveandchemicalcontents,heatingcharacteristicofarcconstrainedbyfluxstrips,andmechanismofbasemetalmeltingandmoltenpoolforminginultra-narrowgaphavebeenunderstood.Wehavebasicideaofcontrollingheatingonthesidewallsandbottomofgroove,andmentalflowinmoltenpoolbyregulatethearcconstrainedbyfluxstrips.Theproblemofpoorfusionofsidewallsinnarrowgapweldingwouldbesolved.Baseontheseresearches,wedevelopedspecialtorchandmethodoffluxstripsproduction,weldingprogressvariables,whichhavebeenappliedinultra-narrowgapweldingwith4mmwidthgrooves.Thisprogresshaslowerweldingheatinputwhichisabout0.6KJ/mm,narrowerHAZwidthandhigherweldsstrength.Inaddition,byexperimentalofelectrostaticprobe，oscillatingconditionofcurrent-carryingchannelforTIGarchasbeenstudied.Byvirtueoflow-disturbingelectrostaticprobeforgettingthepotentialofprobeinfloatingconditionandcurrentofprobewithbiasvoltage,furtherunderstandingofarccolumnhasbeenobtained.20papershavebeenpublished,amongwhich10papersareembodiedinEI. 【结题摘要】为了将电弧焊方法可靠地用于超窄间隙焊接，发明了焊剂带约束电弧的新方法，有贴焊剂片、送焊剂带和放置焊剂带三种形式。通过研究焊剂带约束的电弧的形态、焊剂带电位与电弧区位置的相关性以及在超窄间隙中电压电流波形，认识了焊剂带约束电弧的调控机制：焊剂带的熔化过程对电弧产生热收缩效应，固态焊剂带对电弧的固壁约束作用，焊剂化学成分的作用。通过改变焊剂带的厚度、放置高度及成分对电弧进行调控，研究焊剂带约束电弧的加热特性，以及超窄间隙中母材熔化及熔池形成机制，形成了通过调控电弧有效控制坡口底部和侧壁根部加热以及熔池中的金属的流动的基本思路，从根本上解决了窄间隙侧壁根部熔合不良的问题。在以上研究基础上，开发了专用的焊枪和焊剂带制作工艺，以及焊接工艺参数的匹配，可实现坡口宽度为4mm的超窄间隙焊接。这种方法焊接线能量低，约为0.6KJ/mm；热影响区宽度窄，焊缝强度高。另外，采用静电探针试验，得到了TIG电弧中载流通道摆动的条件；并借助于低扰动静电探针测定了弧柱区轴向不同位置处的悬浮探针电位及偏置探针电流，对电弧内部结构有了进一步的认识。发表研究论文20篇，被EI收录10篇。
项目类别	面上项目
项目来源	国家自然科学基金
	2008
结束日期	2010-12-31
学科门类	1102 - 机械工程 ; 11 - 工程与技术
主持机构	兰州理工大学
项目经费	320000.0
国家	CN
语种	中文
文献类型	项目
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64980
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	朱亮.焊剂带约束电弧行为及用于超窄间隙焊接的基础研究.2008.