纤维素焊条工艺性分析评价

作     者：周增 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘海云

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：纤维素焊条 工艺性 熔滴过渡 偏最小二乘拟合 频谱分析 

摘      要：焊接材料的电弧物理理论包括熔滴过渡模式、熔滴过渡机理、电弧行为、电弧电参数特征等。基于焊接电弧物理特性的焊接材料工艺性研究一直是焊接研究的热点。焊接材料的工艺性、熔滴过渡、电弧电参数有密切的关系,这方面工作主要集中在应用焊接电流电压分析焊接的熔滴过渡形式和焊接的稳定性,通过焊接燃弧时间和短路时间,短路的峰值电流,平均电流和电压来评价焊接的工艺性。 论文以纤维素焊条为研究对象,通过工艺性试验、高速摄影以及汉诺威弧焊质量分析仪对四种长输管道用纤维素焊条的工艺性、熔滴过渡、电弧电参数进行了试验研究。 工艺性试验对四种焊条工艺性由好到差进行了排序:HT-1,HT-2,HT-3,HT-4。高速摄影试验表明:纤维素焊条的熔滴过渡模式表现为短路过渡、喷射过渡、爆炸过渡的混合模式,短路过渡和喷射过渡是纤维素焊条主要过渡模式;四种焊条各个过渡模式所占比例存在着差异,工艺性的差异主要取决于焊接中熔滴过渡模式所占比例不同。焊接电弧电参数能反映熔滴过渡模式,即纤维素焊条电流电压波形和电压和电流概率密度曲线表明了纤维素焊条是典型的短路过渡和喷射过渡混合过渡形态。通过分析可知:焊条的药皮的气体吹力是影响焊条熔滴过渡模式重要因素;规律的喷射过渡是纤维素焊条理想的过渡模式,其所占比例大焊条的工艺性好。 焊条工艺性由焊条熔滴过渡模式所决定;焊接电压电流的波动反映了熔滴过渡模式;进而反映焊条的工艺性。利用焊接电弧电参数特征量评价纤维素焊条的工艺性。电压变异系数小、焊接U-I图集中表征了焊接电弧稳定性好。通过偏元最小二乘回归拟合建立了平均电压、短路电压概率密度和、大电流概率密度和、电压变异系数评价飞溅的模型,模型表明焊接电压增大与焊接电压变异系数越小焊接飞溅小,即规律的喷射过渡有利于降低飞溅。利用短路电压概率密度和Σn（Us）和短路电流概率密度和Σn（Is）,间接表征喷射过渡所占的比重,从而定量评价纤维素焊条的工艺性。对焊接电压信号进行了频谱分析,功率谱主分布峰描述了金属熔滴的短路过渡频次,频谱信息反映了焊接中电弧的稳定程度,纤维素焊条电压信号的频谱分析结果反映焊接熔滴过渡形态及其稳定性,评价纤维素焊条的工艺性。