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波形控制GMAW焊接电源及焊缝跟踪研究波形控制GMAW焊接电源及焊缝跟踪研究摘要：随着科技的不断发展，焊接技术一直在不断提高。
气体保护电弧焊（gas metal arc welding，GMAW）作为一种常见的焊接方法，已经广泛应用于行业中。
本文通过探讨波形控制GMAW焊接电源的优势以及焊缝跟踪技术的研究，旨在提高焊接质量和效率。
1. 引言气体保护电弧焊（GMAW）是一种常用的焊接方法，广泛应用于航空航天、船舶、汽车和建筑等行业。
在传统的GMAW焊接中，焊接电源只能提供稳定的电流和电压，焊工需手动控制焊接参数。
近年来，随着电子技术的发展，波形控制GMAW焊接电源成为了焊接技术研究的热点之一。
2. 波形控制GMAW焊接电源的优势传统的GMAW焊接电源只能提供稳定的焊接参数，无法自动调整焊接过程中的参数。
波形控制GMAW焊接电源通过改变焊接电流和电压的波形，实现了焊接参数的自动调整。
这种技术的优势主要体现在以下几个方面：2.1 提高焊接质量波形控制GMAW焊接电源可以根据焊接材料的性质和焊缝的要求，自动调整焊接参数，使得焊接质量更加稳定。
例如，在焊接高强度钢板时，波形控制GMAW焊接电源可以根据焊缝的宽度和深度，自动调整焊接电流和电压，提高焊接强度。
2.2 提高焊接效率传统的GMAW焊接需要焊工通过手动调整焊接参数，工作效率较低。
而波形控制GMAW焊接电源可以根据焊接要求，自动调整焊接参数，提高工作效率。
例如，在焊接薄板时，波形控制GMAW焊接电源可以根据焊接速度和融合深度，自动调整焊接电流和电压，提高焊接速度和效率。
2.3 降低焊接变形和裂纹传统的GMAW焊接容易产生焊接变形和裂纹。
波形控制GMAW焊接电源可以根据焊接参数的调整，降低焊接过程中的热应力，减少焊接变形和裂纹的发生。
例如，在焊接不锈钢薄板时，波形控制GMAW焊接电源可以根据焊接速度和气体流量，自动调整焊接电流和电压，减少热应力，降低焊接变形和裂纹的风险。
船用高强钢GMAW-P脉冲焊接参数对电弧弧长的影响研究张裕;郭少飞;孙磊;关皓真
【期刊名称】《金属制品》
【年(卷),期】2024(50)2
【摘要】对690 MPa级船用结构钢GMAW-P脉冲焊接过程电弧行为进行研究,分析了脉冲参数对电弧长度的影响。
一脉一滴所在的弧长区间为3~6 mm,一脉多滴所在的弧长区间为5~8 mm,一脉一滴到一脉多滴的过渡区为5~6 mm,短路过渡弧长小于2 mm。
脉冲时间上升,弧长增长;脉冲电流上升,弧长呈先上升后下降趋势;脉冲频率增大,弧长变长;基值电流升高,弧长减小。
【总页数】6页(P44-49)
【作者】张裕;郭少飞;孙磊;关皓真
【作者单位】洛阳船舶材料研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.11
【相关文献】
1.边界条件对船用厚板高强钢焊接残余应力的影响研究
2.焊接工艺参数对船用高强度钢平板残余应力的影响
3.焊接顺序对AH36船用高强钢焊接残余应力及其释放的影响研究
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5.热处理对特种设备用高强钢激光–电弧复合焊接头氢脆断裂行为的影响研究
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文章编号:1005-0299(1999)04-0082-05GMAW 焊接熔池的流场及其对熔池形状的影响孙俊生1,魏 星1,李宁洋2(山东工业大学材料学院,山东济南250061;2.山东省交通干部学校,山东济南250000)摘 要:采用数值分析方法研究了GMAW 焊接熔滴为滴状、射流过渡时焊接熔池的流场,分析了流场对熔池形状的影响.实验表明,焊缝尺寸的计算值和实测值吻合良好,建立的数值分析模型可精确地模拟GMAW 焊接熔池的流场,这对控制焊缝成形,提高焊接质量具有重要意义.关键词:GMAW ;熔池;流场;熔池形状中图分类号:TG444 文献标识码:A The fluid flow of G MAW weldpool and its effect on weldpool geometrySUN Jun -sheng 1, WEI Xing 1, LI Ning -yang 2(1.School of Material ,Shandong Universit y of Technology ,Ji ′nan 250061,China ;2.Shandong Transportation Cadre School ,Ji ′nan 250061,China )A bstract :The weldpool fluid flow field is studied by means of numerical simulation when the metal mode is globular or spray transfer and its effect on weldpool geometr y is analyzed .The experiment r esult sho ws that the calculated weld size is in good agreement with the experiment result .The simulation model established can accurately simulate the fluid flow field of the GMAW weldpool .Therefore ,it has great significance in controlling weld geometr y and in -cr easing weld quality .Key words :GMAW ;weldpool ;fluid flow field ;weldpool geometr y 焊接熔池中液态金属的流动状态(流场),对熔池中的冶金反应、结晶方向、晶体结构、焊缝中夹杂物的分布及数量,以及焊接缺陷(气孔和结晶裂纹)的产生均有极其重要的影响.因此,准确定量地分析焊接熔池的流场具有重要的理论意义和实际意义.目前由于实验手段的限制,采用实验方法研究熔池的流场还存在较大的困难,用计算机进行数值模拟是一种有效的手段.近十几年来,国内外学者对GTAW (钨极氩弧焊)焊接熔池流场、温度场的数值模型进行了深入研究,并取得了较大的进展,但对焊接生产中广泛应用的GMAW (熔化极氩弧焊)焊接的研究较少,这是由于GMAW 焊接的熔滴过渡传输给焊接熔池动量、热量和质量,增加了研究的难度.熔滴的动量和质量使熔池表面产生了严重的表面变形,电弧中心线附近熔池表面下凹,而熔池尾部隆起.由于熔池表面变为收稿日期:1998-12-22作者简介:孙俊生(1963-),男,博士,副教授. 第7卷 第4期 材 料 科 学 与 工 艺 Vol .7 No .4 1999年12月 MATERI AL SCIENCE &TECHNOLOGY Dec . 1999复杂曲面,因此高斯热流分布模型已不再适用;同时熔滴热焓量在熔池中的分布模型目前也是人为地设定.因此建立熔池表面变形情况下电弧热流在熔池表面及熔滴热焓量在熔池中的分布模式是对GMAW 焊接熔池温度场、流场进行数值模拟的两个关键问题.本文作者根据电弧作用的物理过程,建立了上述两个模型,其详细内容已在文献[1,2]论述,在此不再讨论.本文利用上述模型,采用数值分析方法研究分析了GMAW 焊接熔滴为滴状过渡、射流过渡时熔池中的流场及其对熔池形状的影响.1 数值分析模型 如图1所示,焊接电弧以恒定速度v 0沿x 方向在工件表面运动,焊丝以一定速度熔化形成熔滴进入熔池,形成焊缝加厚高,并将其能量、动量和质量传输给熔池.熔滴过渡的动量,加上电磁力、浮力和表面张力梯度的作用,使熔池中的液态金属激烈运动.在动坐标系o -xyz 下,描述GMAW 熔池流场和温度场的控制方程为·v =0ρ(v · )v =F b - p +μ 2v ρc p (T )(v · T )= ·[λ(T ) T ]+H w 式中,v 为流速矢量(m /s );ρ为密度(kg /m 3);F b 为体积力[2](N /m 3);p 为压力(Pa );μ为动力粘度系数(kg /m ·s ),c p 为比定压热容(J /kg ·K );T 为温度(K );λ为热导率(W /m ·K ),H w 为熔滴带入熔池的热焓量,其大小根据熔滴的过渡频率ν、熔滴质量m d 、熔滴与熔池液态金属热焓差值ΔH 以及焊丝直径d 和送丝速度v m 由下式计算H w =4νm d ·ΔHπd 2v m ,计算表明,熔滴热焓量分布于熔池最大凹陷处下方的一近似圆锥体内,该圆锥体的体积与焊接规范参数有关,其确定方法见文献[2].采用显热容法处理液固两相区[3].如图1所示,在坐标系o 1xy Υ下,熔池表面变形的控制方程为[1]p a -ρg Υ+p d +λ=-γ(1+Υ2y )Υxx -2Υx Υy Υxy +(1+Υ2x )Υyy (1+Υ2x +Υ2y )3/2(1)式中,p a 、p d 分别表示电弧压力和熔滴冲击压力(N /m 2);g 为重力加速度(9.8m /s 2);λ为待定常数,根据熔池体积守恒确定;γ为表面张力(N /m );Υ为熔池表面形状函数(m ),带下角标的Υ表示Υ对该角标变量的偏导数,如Υxx = 2Υ2x.单道焊时焊缝加厚高面积为A =v m πd 2/4u 0,其几何形状由熔池表面变形方程(1)求出的形状函数Υ(x ,y )确定.边界条件具有如下形式:能量方程的边界条件为-K T ·n b =q s式中,n b 为工件表面的单位法向矢量;q s 为电弧热流密度.当y =0时,q s =0;在焊件上表面,q s 的计算方法见文献[1];在其它表面,q s =α(T -T 0),其中,α为换热系数[1],T 0为环境温度(K ).动量方程的边界条件为-μ( u z ＊z ＊ z ·n b x )= γ T ( T x ·t b x )-μ( v z z ＊z ·n b y )= γ T ( T y ·t b y )(w ·n b )=0其中,u ,v ,w 为流速分量(m /s );z ＊为曲线坐标;n b x 和n b y 分别为n b 在xo z 平面和yoz 平面内的投影,t b x 、t b y 分别表示工件上表面沿x 和y 方向的切向单位矢量.在液固两相区和固体中u =-u 0,v =w =0 熔池表面变形方程(4)的边界条件为Υ(x ,y )=0, T ≤T s 其中T s 为固相线温度(K ).图1 GMAW 焊接示意图Fig .1 Schematic sketch of GMAW welding system·83· 第4期 孙俊生,等:GMAW 焊接熔池的流场及其对熔池形状的影响 2 计算结果与讨论 采用非正交帖体曲线坐标系和有限差分技术,克服了复杂熔池表面形状的描述困难.为了提高计算精度,应用了间距变化的非均匀网格.对低碳钢GMAW 焊接熔池的流场、温度场进行了数值计算,所用试件的尺寸为150mm ×80mm ×6mm ,材料的物理性能参数与文献[1]相同.采用上述计算模型分别计算了熔滴为滴状过渡(焊接电流I =180A )和射流过渡(I =240A )时[4]焊接熔池的流场、温度场.图2为熔滴射流过渡时焊接熔池流场的计算结果,图2(a )、(b )分别为y =0熔池纵向截面和x =0熔池横向截面上液体金属的流速矢量图,图2(c )为射流过渡时焊接熔池流场的示意图.从图2(a )的计算结果可以看出,在焊接熔池中有两个环流,一个在熔池的中部,另一个在熔池的尾部,图2(a )、(b )均表明,在电弧中心线附近,液体金属流向熔池根部.熔池中部环流的形成主要与电磁力、熔滴冲击力的作用有关,在电弧中心线z 轴附近,电磁力、熔滴冲击力的作用方向向下,推着高温的液态金属流向熔池底部,将作用于熔池表面的电弧热带入熔池根部,促使形成指状熔深,所以液体金属的流动是GMAW 产生指状熔深的一个原因.熔池尾部的环流主要是由于熔池表面张力温度梯度引起的,由于表面张力温度梯度通常为负值,所以越靠近电弧中心线的区域,液体金属温度越高,表面张力越低;而在熔池的边界附近,熔池液态金属的温度较低,表面张力较高,因此熔池表面的液态金属就由靠近电弧中心线的区域向熔池边界流动.从图2可以看出,熔滴为射流过渡时,焊接熔池形成了指状熔深,这是由于射流过渡时,电流较大,使得电弧压力提高;熔滴速度增加,使熔滴的冲击力提高;熔池液态金属的流向也把作用于熔池表面的电弧热带到熔池根部,这些因素均导致形成指状熔深.图3表示熔滴为滴状过渡时焊接熔池流场的计算结果.图3(a )、(b )分别为y =0熔池纵向截面和x =0熔池横向截面上液体金属的流速矢量图,图3(c )为滴状过渡时焊接熔池流场的示意图.比较图2、图3可见,滴状过渡时焊接熔池的流场与射流过渡的明显不同.图3(a )表明,滴状过渡 (I =240A ,U =25V ,v 0=430mm /min ,d =1.2mm ,L =16mm )图2 熔滴射流过渡时焊接熔池流场的计算结果(a )y =0m m 纵向截面(b )x =0mm 横向截面(c )流场示意图Fig .2 Predicted fluid flow field in GMA weld pool during spraytransfer时,熔池的流场只有一个环流,此环流的流向不是把电弧热带入熔池根部,而是带到熔池尾部,由图3(b )可见,液态金属的流向也是离开电弧中心线,这样的液态金属流动显然不利于指状熔深的形成.另外滴状过渡时,焊接电流相对较小,电弧压·84· 材 料 科 学 与 工 艺 第7卷力和由熔滴速度决定的熔滴冲击力变小,所以在熔滴为滴状过渡的情况下,形成半圆形熔深,不产生指状熔深.(I =150A ,U =25V ,v 0=430mm /min ,d =1.2mm ,L =16mm )图3 熔滴滴状过渡时焊接熔池流场的计算结果(a )y =0mm 纵向截面(b )x =0m m 横向截面(c )流场示意图Fig .3 Predicted fl uid flow field in GMA weld p ool durin g globulartransfer 综上分析,焊接参数的变化改变了熔滴的过渡形式,熔滴过渡形式的变化极大地影响着熔池中流体流动的方式,而流体的流动方式影响熔池的温度场,温度场决定着熔池和焊缝的几何形状.为了验证本文所建立的数值分析模型的可靠性,进行了焊接工艺实验,测定了焊缝几何尺寸.试件材料、尺寸与数值分析中所采用的相同,即尺寸为150m m ×80mm ×6m m 的低碳钢,焊接电流I 为270A ,电弧电压U 为25V ,焊接速度v 0为430m m /min ,焊丝直径d 为1.2mm ,焊丝干伸长度L 为16mm ,保护气体为Ar +2%C O 2.图4表示实验结果与计算结果的比较,可见本文模型的计算结果与测试结果吻合良好,因此本文所建立的模型明显提高了计算精度. (I =270A ,U =25V ,v 0=430mm /min ,d =1.2m m , L =16mm )图4 焊缝几何形状计算结果和实测结果的比较Fig .4 Comparis on bet ween measured weld dimensions and predictedones3 结论 (1)利用本文的数值分析模型,计算了焊接熔池的流场、温度场,结果表明,熔滴为射流过渡时,在电弧中心线附近,熔池中的液态金属流向熔池根部,从而将作用于熔池表面的电弧热带入熔池根部,促使产生指状熔深.滴状过渡时,熔池中液态金属流向熔池尾部并将作用于熔池表面的电弧热带走,不利于产生指状熔深.(2)焊接工艺实验结果表明,利用本文建立的数值分析模型,计算出的焊缝几何形状与测试结果吻合良好,明显提高了计算精度,本文建立的数值分析模·85· 第4期 孙俊生,等:GMAW 焊接熔池的流场及其对熔池形状的影响 型可精确地模拟GMA W 焊接熔池的流场.参考文献:[1]WU C S ,SUN J S .Modelling the arc heat flux d istribution in GMA W welding [J ].Computational Materials Science ,1998,9:297-402.[2]孙俊生.G MA W 焊接熔滴热焓量分布模型[J ].山东工业大学学报,1998,29(3):212-216.[3]武传松,郑 炜,吴 林.脉冲电流作用下TIG 焊接熔池行为的数值模拟[J ].金属学报,1998,34(4):416-422.[4]傅积和,孙玉林.焊接数据资料手册[M ].北京:机械工业出版社,1994.(责任编辑:吕雪梅)杜善义教授当选为中国工程院院士 《哈尔滨工业大学学报》编委会主任杜善义教授,1938年生于辽宁省大连市。
一种新型的GMAW三维温度场解析模型
岳建锋;李亮玉;武宝林;王天琪
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2008(029)004
【摘要】提出了一种新型GMAW(gas metal arc welding)三维温度场解析模型,将焊接过程中熔滴热焓对熔透成形的影响考虑在内.在模型中影响焊件的热输入因素主要有电弧热和熔滴热焓两部分.电弧热按半椭球形式分布,熔滴热焓考虑为按高斯分布的两个点热源,对新型热源的温度场模型进行了公式推导,得到了有限尺寸试件的三维温度场解析式.为了验证模型的有效性,在低碳钢试件上作了堆焊试验,对焊接不同时刻焊件横切面熔透等温线的理论计算与试验进行比较,结果显示该新型模型具有一定的有效性.
【总页数】4页(P49-52)
【作者】岳建锋;李亮玉;武宝林;王天琪
【作者单位】天津工业大学,天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300160;天津工业大学,天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300160;天津工业大学,天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300160;天津工业大学,天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300160
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.一种新型蒸汽吞吐产能预测解析模型 [J], 郑舰;陈更新;刘鹏程
2.脉冲GMAW熔滴过渡动态过程的解析模型 [J], 李士凯;陈茂爱;武传松
3.某新型通风方式空冷汽轮发电机转子三维温度场 [J], 路义萍;陈朋飞;邓海燕;韩家德
4.一种新型的集成电路金属连线温度分析解析模型 [J], 王乃龙;周润德
5.基于弧焊温度场正面信息的熔透控制──三维温度场熔透解析模型及验证 [J], 李亮玉;陈树君;殷树言
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熔化极氩弧焊（GMAW）焊接方法简介熔化极氩弧焊是使用熔化电极的氩气保护电弧焊，简称MIG焊。
1．熔化极氩弧焊的特点熔化极氩弧焊的焊接原理如图1-8所示。
熔化极氩弧焊焊接时，焊丝本身既是电极起导电、燃弧的作用，又连续熔化起填充焊缝的作用。
因为以氩气作为保护气体，因此它不但具有氩弧的特性，还具有以下特点：1）生产效率高熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，它以焊丝代替非熔化的钨极，所以能够承受较大的焊接电流，电流密度大大提高。
例如，直径1.6mm的钨极，在直流正极性下最大许用电流为150A，若在交流下则还要低，而同样直径（1.6mm）的焊丝，焊接电流常达350A，比前者大许多，因此，电弧功率大、能量集中，熔透能力强，大大提高了焊接生产效率。
2）熔滴过渡形式便于控制熔化极氩弧焊可实现不同的熔滴过渡形式，如短路过渡、射流过渡、亚射流过渡和可控脉冲射流过渡等，所以可焊接的工件厚度范围较宽，能实现各种空间位置或全位置焊接。
3）飞溅少在射流过渡时几乎无飞溅，即使在短路过渡时，飞溅也很少。
由于在氩气体中的低，所以氩弧的阳极斑点容易扩展，气中电弧的电场强度比在CO2并笼罩着熔滴的较大面积，使熔滴受力均匀。
短路过渡时熔滴与熔池接触后，在熔滴与熔池间形成小桥，电磁力和表面张力都促使熔化金属过渡到熔池中，有利于熔滴的短路过渡。
所以熔化极氩弧焊短路过渡焊接时，短路时间短，焊的少。
并且过渡比较规律，短路峰值电流比较小，因而飞溅比CO2图1-8 熔化极氩弧焊示意图1—母材 2—电弧 3—焊丝 4—焊丝盘 5—送丝轮 6—导电嘴7—保护气体喷嘴 8—保护气体 9—熔池 10—焊缝金属2．熔化极氩弧焊的应用熔化极氩弧焊应用初期主要用来焊接铝、镁及其合金，其后由于富氩混合气体的广泛应用，熔化极氩弧焊的应用范围不断扩大，几乎可以焊接所有的金属，如铝、镁、铜、镍及它们的合金以及不锈钢、碳钢、低合金结构钢等材料，尤其是焊接铝、镁及其合金时，采用直流反极性有良好的阴极清理作用，提高了焊接接头的质量。
高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理的初步分析的开题报告
一、选题的背景和意义
随着现代工业的不断发展，焊接已成为制造业中不可或缺的重要环节，高速GMAW焊接作为一种高效的焊接技术，在现代工业生产中得到越来越广泛的应用。
然而，在实际生产中经常会出现焊缝成形缺陷，如裂纹、夹杂、气孔等，严重影响焊接
质量和产品性能。
因此，研究高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理，对于提高焊接质量和产品性能具有重要的理论和实际意义。
二、研究目标
本研究旨在通过对高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理的初步分析，探究焊接过
程中可能出现的问题及其原因，为制定合理的焊接工艺参数提供理论基础和实际指导。
三、研究内容和方法
1. 研究焊接过程影响焊缝成形的因素，如焊接速度、电弧电流、电弧电压等因素；
2. 分析焊接过程中裂纹、夹杂、气孔等焊缝成形缺陷的形成机理；
3. 通过实验研究验证分析结果，比较不同工艺参数对焊接质量的影响；
4. 提出具有实际可行性的改进措施，提高焊接质量和产品性能。
四、预期成果及应用
本研究预期通过对高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理的初步分析，提供实际可
行的焊接工艺参数，以提高焊接质量和产品性能，为工业生产提供理论基础和实际指导。
同时，本研究对于推动我国焊接技术发展，提高焊接质量和企业竞争力，也具有
一定的理论和实际意义。
磁控高效GMAW焊接工艺试验研究制造业迅猛发展,钢材产量与日俱增,近50%的钢材加工需要用到焊接,焊接加工量剧增,因此,提高焊接效率显得尤为重要。
GMAW具有焊接效率高、过程较稳定等特点,在金属制造业中得到广泛应用。
GMAW焊接过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和干伸长是提高熔覆效率的直接途径。
但当焊接电流超过第二临界电流,熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,焊缝成形变差。
本文对大电流GMAW外加磁场进行了研究,发现外加磁场是一种科学有效的手段。
对商用MIG/MAG焊机进行了改造,送丝速度由22m/min增大到50m/min,研发了频率和强度可调的磁控装置,通过对大电流下GMAW焊接过程施加不同频率及强度的纵向交变磁场得到较稳定的旋转射流过渡,并对焊接过程进行高速摄影拍摄及电压电流信号采集,观察并分析不同频率及强度的磁场对熔滴过渡、电弧形态、焊接飞溅、焊缝成形、焊缝力学性能及电信号等的影响,总结规律,为将纵向交变磁场应用于G M AW焊接生产提供指导。
励磁电流为5A,外加频率为1000Hz 交变磁场时,电弧的旋转半径较不加磁场时减小,电弧的挺度和刚度增大,旋转射流过渡时电弧相对更稳定,焊丝端部液锥稳定性较好,焊接飞溅率降低,焊缝熔深增加,焊缝成形改善。
在相同电流下,金属蒸发速率比不加磁场时略有上升。
励磁电流为9A时,不同频率的电压电流波形相对稳定,熔滴过渡较稳定,焊接过程的稳定性得到较好的控制。
频率为1000Hz的条件下,随着磁场强度的增大,焊缝熔深整体趋势增大,熔宽变化不明显,深宽比增大,说明磁场越强,焊缝成形越好。
励磁电流为5A和9A时,随着频率的增加,焊缝深宽比增大,比不加磁场时好,焊缝成形改善。
外加纵向交变磁场,经X射线检测,MAG焊下的焊缝成形良好,焊缝熔宽变窄。
按母材、热影响区、焊缝的方向对称进行硬度测试,焊缝截面的硬度曲线整体趋势呈“帽檐状”。
焊缝处硬度值较高,热影响区的硬度比焊缝处降低,励磁电流为9A时,100Hz下的各区硬度值比500Hz、1000Hz及不加磁场的各区硬度值高,这与磁场对液态金属结晶的搅拌程度有关。
高压环境下焊接电弧形态研究的开题报告题目：高压环境下焊接电弧形态研究摘要：在高压环境下进行的焊接工艺，由于气体的流动和物质的相互作用等因素的影响，会产生比常压环境下更为复杂的电弧形态。
因此，研究高压环境下的焊接电弧形态对于提升焊接质量和效率具有重要意义。
本文将建立一个高压环境下的电弧形态测试装置，并采集和分析在该环境下进行焊接时的电弧形态数据。
通过实验结果的统计与分析，得出该环境下的电弧形态特点和规律，为研究焊接工艺的优化提供依据。
关键词：高压环境，焊接，电弧形态，实验研究1. 研究背景和意义焊接是现代制造业中不可或缺的一种技术，在航空、航天、汽车和建筑等领域应用广泛。
在高压环境下进行的焊接工艺，由于操作条件的限制和环境的影响，会产生复杂的电弧形态并影响焊接质量和效率。
因此，研究高压环境下的焊接电弧形态，掌握电弧形态变化规律，对优化焊接工艺和提升焊接质量具有重要意义。
2. 研究目的和内容2.1 研究目的本文旨在建立一个高压环境下的电弧形态测试装置，并采集和分析在该环境下进行焊接时的电弧形态数据。
通过实验结果的统计与分析，得出该环境下的电弧形态特点和规律，为研究焊接工艺的优化提供依据。
2.2 研究内容（1）搜集高压环境下的电弧形态研究资料，建立研究框架。
（2）设计并建立高压环境下的电弧形态测试装置，包括气源系统、加热器、电弧熔化源和电弧形态采集系统等。
（3）分析在该环境下进行焊接时的电弧形态数据，包括电弧长度、电弧形态、电弧波形等。
（4）对数据进行统计和分析，得出高压环境下的电弧形态特点和规律，并探讨其产生的原因和影响。
3. 研究方法和流程3.1 研究方法本文采用实验研究的方法，首先建立高压环境下的电弧形态测试装置，然后进行焊接实验并采集电弧形态数据。
最后对数据进行统计与分析，得出该环境下的电弧形态特点和规律。
3.2 研究流程（1）搜集高压环境下的电弧形态研究资料。
（2）设计并建立高压环境下的电弧形态测试装置。
采用金属粉芯焊丝的GMAW电弧与熔滴行为检测与分析金属粉芯型药芯焊丝作为一种新型的焊接材料，具有很多优势。
本课题以气保焊丝和金属粉芯型药芯焊丝为实验对象，借助高速摄影技术、MATLAB软件分析等方法，对碳钢气保焊丝和金属粉芯型药芯焊丝的电弧与熔滴行为进行对比分析和研究。
标签：金属粉芯型药芯焊丝；电弧；熔滴过渡；工艺性1 引言金属粉芯药芯焊丝[1]已经经过了数十年的发展，对于特种设备和特殊要求的焊接，例如力容器、核工业、海洋工程、低温极端条件下，金属粉芯药芯焊丝有着显著的优点。
2 实验材料及仪器本实验使用了ESAB的金属粉芯药芯焊丝，Lincoln Electric LN-7送丝机和Lincoln Electric DC-400多功能焊接电源。
3 实验结果实芯焊丝出现射滴过渡时（图2），焊接电压为31V，焊接电流为270A。
金属粉芯焊丝在出现射滴过渡时（图1），焊接电压为29V，焊接电流为240A。
实芯焊丝出现射滴过渡时，熔滴颗粒直径（图3）约为1.1mm，过渡频率为320滴每秒，焊接电压为31V，焊接电流为270A，电弧宽度（图5）为4.2mm。
金属粉芯焊丝在出现射滴过渡时，熔滴颗粒直径（图4）约为1.26mm，过渡频率240滴每秒，焊接电压为29V，焊接电流为240A，电弧宽度（图6）为3.2mm。
在焊缝成型上发现，金属粉芯药芯焊丝的熔宽大于气保焊丝。
余高小于实芯焊丝。
焊缝均匀，在同时使用富氩的情况下，金属粉芯药芯焊丝几乎没有飞溅。
4 分析与讨论金属粉芯焊丝中某种成分吸收了热量，同时使焊丝熔化，对比两种焊丝成分发现，金属粉芯药芯焊丝在药皮处加入大约6%Mo元素。
Mo元素的第一电离能约为7.099V，Mo在一定电压下电离分解为正离子和电子，同时吸收能量，是电弧冷却，从而使得电弧宽度降低。
金属粉金属粉芯药芯焊丝表面被金属包裹，内部充满金属粉，而气保焊丝在其表面镀了一层锌铜，内部为实芯。
所以根据电阻公式，金属粉芯药芯焊丝的电流密度更高，所需的2电压和电流更低。
