全位置焊新型外加电磁场及电磁力的数值模拟

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随着石油、管道、电力、化工以及造船等工业的快速发展，要求采用全位置焊接的场合越来越多。针对目前全位置MAG焊大电流焊接时熔池金属下淌且焊接效率低的问题，对全位置焊进行了深入的研究。
　　分析了全位置熔池重力失稳的机理，通过借鉴基于电涡流效应的电磁连铸理论，提出了一种新型外加高频交变磁场控制全位置焊焊缝成形的方法及其励磁结构。
　　利用Maxwell3D电磁场仿真软件对新型励磁结构进行建模，通过改变安匝数、电流频率和励磁结构底端到焊接工件上表面的距离等参数，对磁感应强度、电涡流强度和电磁力进行了大量的模拟计算，分析得到这些参数与磁感应强度、电涡流强度和电磁力的关系，进而选取了合理的参数范围。
　　对全位置焊典型位置角度下熔池自身的重力及其分量进行计算，对仿真计算得到的电磁力及其分量与熔池自身重力及其分量进行对比，比较结果证明了在合理的参数范围下，熔池所受电磁力的分量能够平衡熔池自身重力的分量。
　　采用SG-41型特斯拉计对外加高频交变磁场进行测量，通过对测量值与仿真计算值进行比较，说明了所建立的三维模型符合实际情况。
　　进行实际焊接实验，对比未加磁场和加磁场的焊后工件，可以看出这种新型外加高频交变磁场对全位置焊的焊缝成形具有良好的促进作用。
　　这些大量的仿真模拟结果与实验的验证，对进一步开展全位置焊的相关研究具有重要的参考价值。

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作者
姜旭东;
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作者单位

天津工业大学;

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授予单位天津工业大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名李亮玉;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类焊接电弧物理本质与电特性;焊缝方法;
关键词
全位置焊接; 熔池重力失稳; 外加电磁场; 高频交变磁场; 数值模拟;

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