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CO2激光-MAG电弧复合焊接稳定性研究

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第一章 绪论

1.1选题背景与意义

1.2激光—电弧复合焊的研究现状

1.2.1激光—电弧相互作用研究

1.2.2激光-电弧复合焊接的熔滴过渡特性

1.2.3复合焊的工艺研究

1.3激光-电弧复合焊的应用现状

1.4本课题的研究内容

第二章 实验条件与方案

2.1实验设备

2.1.1激光加工系统

2.1.2数字电弧焊机

2.1.3高速摄像仪及背光激光器

2.1.4复合焊接工作头

2.1.5保护气混气箱

2.2实验方案

第三章 焊接稳定性的判据

3.1复合焊接的微观现象

3.2复合焊接的宏观现象

3.3作用在熔滴上的力

3.4影响复合焊焊接过程稳定性的因素

3.4.1影响焊缝成形的直接因素

3.4.2熔滴过渡的影响条件

3.4.3熔滴和熔池几何状态的影响条件

3.4.4熔滴冲击力的影响条件

3.5复合焊接过程稳定性的判定依据

3.6本章小结

第四章 焊接参数对焊接稳定性的影响

4.1焊接稳定区的标定

4.2焊接稳定区的判据分析

4.3光丝间距对焊接稳定性的影响

4.4焊接速度对焊接稳定性的影响

4.5激光功率对熔滴过渡频率的影响

4.6电弧电压对焊接稳定性的影响

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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摘要

激光-MAG电弧复合焊接是将物理性质、能量传输机制截然不同的两种热源复合起来进行焊接,既发挥了激光大熔深、高速度的优势,又可弥补MAG焊飞溅大、稳定性差等不足,是一种在车用薄板的连接中具有广阔应用前景的先进连接技术。本文以Q235钢为实验材料,以CO2激光加工系统、直流数字焊机和高速摄像仪为主要实验设备,针对激—MAG旁轴复合焊接的稳定性方面开展了以下几方面的研究工作: 首先从复合焊接稳定性的最终表现—焊缝成形出发,以实际焊接过程为依据,运用反向推导其必要(充分必要)条件的分析方法整理出其与焊缝参数间相互影响的三个因素。并运用统计分析法,利用统计量的标准方差可表征统计量的离散程度(波动程度)分别定义了3个因素的标准方差,为更进一步分析影响复合焊接稳定性的因素打下理论基础。 其次通过观察焊缝表面成形,以焊接过程稳定时的表面成形特征为焊缝表面平整、光滑、连续、鱼鳞纹均匀细密,无蛇形焊道出现;焊接过程不稳定时的表面成形特征为焊缝表面不连续,或多有大块金属聚集凝固的现象为依据,标定了焊接过程稳定区。 最后运用理论分析方法对焊接稳定区进行了定量分析,并依据统计量对影响复合焊接过程的主要影响因素(光丝间距DLA、焊接速度、熔滴过渡频率和电弧电压)进行了定量的统计与分析。 结果表明熔滴过渡的平稳性St和熔滴与熔池尺寸之比的平稳性Sd在复合焊接过程的稳定性中起决定性作用。焊接参数和焊接位置对激光—MAG复合焊的焊接过程稳定性具有显著影响,其中光丝间距是影响复合焊接过程稳定性的重要因素;复合焊中的激光功率也对平均熔滴过渡时间(熔滴过渡频率)有较大影响,间距为1mm时熔滴过渡频率对激光功率不敏感;并且电弧电流变化时,电弧电压对焊接过程稳定性有明显影响。

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