20开题报告磁控TIG焊低碳钢焊缝组织的研究.docx
《20开题报告磁控TIG焊低碳钢焊缝组织的研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《20开题报告磁控TIG焊低碳钢焊缝组织的研究.docx(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、毕业设计(论文)开题报告题目 磁控TIG焊低碳钢焊缝组织的研究一、选题依据及意义焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇以及各种金属结构等工业部门。可以预料,在推动我国的经济建设和发展科学事业上,焊接技术将起着重要的作用1。钨极惰性气体保护焊英文简称TIG(Tungsten Inert Gas Welding)焊。它是在惰性气体的保护下,利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种焊接方法。TIG焊的应用很广泛,它可以用于几乎所有金属和合
2、金的焊接,比如钢铁材料、有色金属及其合金,以及金属基复合材料等。特别是对铝、镁、钛、铜等有色金属及其合金、不锈钢、耐热钢、高温合金和钼、铌、锆等难熔金属等的焊接最具优势。但是,由于钨极的承载电流能力有限,且电弧较易扩展而不集中,所以TIG焊的功率密度受到制约,致使焊缝熔深浅,熔敷速度小,焊接速度不高和生产率低2。因此,焊后焊缝质量不能得到良好的保证。焊接电弧是发生在电极和工件之间的一种强烈而又持久的放电现象,它是一种等离子体。无外加磁场时, 电弧区域起主要作用的电子和正离子进行无规则的热运动、在焊接电流产生的纵向电场作用下的轴向运动、电弧自身电场作用下的径向运动、径向带电粒子浓度差异引起的扩散
3、运动。由于电弧是由大量带电粒子组成的导电体,因此可用磁场来控制焊接电弧的形状、位置和运动。外加纵向磁场时,带电粒子的径向运动切割磁力线而产生切向的洛仑兹力,获得的切向速度分量使其绕轴线旋转,电弧在宏观上也表现出旋转特性。磁场方向将随着励磁电流方向而变化,这样,电弧的旋转方向也将不断地变化。电弧的旋转将带动熔池金属液的旋转,加速金属液的流动,可见,外部磁场可以改变焊接电弧,从而改变焊缝金属的性能。电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术,应用也日趋广泛。实践表明,利用外加磁场对焊接中熔滴的过渡、熔池金属的流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程进行有效地干预,使焊缝金属的一次结晶组织细化,
4、减小化学不均匀性,提高焊缝金属的塑性和韧性,降低结晶裂纹和气孔的敏感性,从而提高焊缝金属的性能,全面改善焊接接头的质量3。低碳钢Q235在实际生产当中的运用极为广泛,由于低碳钢含碳量低,锰、硅含量也少,所以,其焊接性较好。焊接低碳钢时,一般不需要采取特殊的工艺措施,对焊接电源没有特殊要求,交、直流弧焊电源均可。低碳钢焊缝的综合力学性能较好,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。因此,将外加磁场运用于对低碳钢的焊接的影响的研究时,受到其他干扰因素的影响较少。本文把外加磁场应用于TIG焊,通过对外加纵向磁场作用下的低碳钢TIG焊焊缝组织的研究,了解外加纵向磁场对TIG焊结晶过程的影响。
5、利用外加磁场对电弧进行控制的方式通常有3种:1) 外加横向磁场,即外加磁场的磁力线垂直通过电弧轴线;2) 外加纵向磁场,即外加磁场的磁力线方向与电弧轴线方向平行;3) 外加尖角形磁场,他可使电弧弧柱的形状变为椭圆形,使弧柱能量密度和电弧电场强度提高。在实际应用时,可根据不同工艺要求在很大范围内改变所加磁场的强度和脉冲频率,用来控制电弧形态及焊缝成形,达到改善焊缝结晶和消除缺陷的目的4。腐蚀破坏是焊接结构在使用过程中发生的一种常见破坏形式,其可对金属材料造成巨大的直接损失,是材料科学中亟待解决的一个重要问题。而低碳钢在空气当中较易生锈腐蚀,且低碳钢结构广泛运用于建筑行业。因此,改善低碳钢结构的耐
6、腐蚀性能有助于延长结构的服役寿命。对此,国内外研究者对磁处理对钢铁材料使用性能的影响进行了较多的研究。林建,赵海燕等5对磁处理对低碳钢焊接接头耐腐蚀性能的影响进行的研究结果表明:磁处理后的低碳钢焊接接头的耐腐蚀性能明显有所提高。对低碳钢TIG焊接时,外加纵向磁场不仅可以细化焊缝组织,改善焊缝金属的综合力学性能,焊接过程当中产生的电磁搅拌作用还可以对焊缝进行磁处理,提高焊接接头的耐腐蚀性能。因此,进一步研究电磁作用对低碳钢的TIG焊接的影响是十分有意义的。二、 国内外研究现状概况及发展趋势2.1 电磁作用焊接技术国内外研究现状现代焊接结构对焊接质量的要求越来越高,焊缝金属的内部组织及其结构显著影
7、响焊接接头的性能。目前在航空航天的运用当中,由于焊接接头性能不能满足足够的要求,始终还是以铆接为主。如果能够改善焊接接头的内部晶粒结构提高焊缝金属的强度,将焊接全部取代铆接,将大大减轻飞机及航空运载器的重量,为航空航天技术的研究迈出新的一步。因此,控制焊接接头内部晶粒形态、尺寸成为目前研究的热点。外加磁场控制的焊接技术就是控制晶粒形态及其尺寸的一种有效方法。由于磁场控制的焊接技术及其附加装置简单、投入的成本低、效益高等优点,引起了国内外焊接研究人员的广泛研究。1962年,Brown等6最早尝试将电磁搅拌用于TIG焊接,其研究结果表明:电磁搅拌作用下焊接能够细化焊缝组织,降低焊缝气孔率。从此,国
8、内外学者开始对外加磁场对焊接质量的影响进行了广泛的研究。1981年,Pearce B P和Kerr H W7对Al Mg、Al -Mn和Al - Zn - Mg等铝合金TIG焊的结果表明,在TIG焊焊接过程中加入外加磁场,焊丝中细化剂Ti和Al - Cu合金使Zn元素均匀分布和(Al)非均质形核,细化了焊缝组织。1988年,前苏联专家MA阿勃拉洛夫等8对外加磁场作用于焊接方面作了大量的研究。其研究结果表明:外加磁场可以降低焊缝金属的化学不均匀性,使结晶组织得到控制,减少裂纹出现的几率。电磁作用能有效地抑制焊缝中气孔的产生,减小气孔尺寸。通过外加磁场的作用,焊缝组织得到了明显的改善,提高了焊接接
9、头的性能。1992年,Charls Vives9对电磁搅拌技术运用于焊接技术的研究表明:电磁搅拌通过改变柱状晶生长方向、促进柱状晶向等轴晶转变、细化组织、影响初生相与共晶组织的形貌和尺寸、缩短枝晶臂间距、影响成分均匀性、控制界面形等方式改善了铸造凝固组织。1995年,Asahina T10等对外加磁场作用下镁合金TIG焊接的研究表明:电磁搅拌可有效地改变焊接熔池液态金属结晶过程,从而改变晶粒结晶方向,细化一次组织,减少偏析,提高焊缝综合性能。2002年,Boldyrew AM11对横向磁场作用下TIG焊进行了研究,其研究结果表明:横向磁场作用下的TIG焊LD10CS和LY12CE铝合金时,焊接
10、热裂纹明显减少。2003年,YHKang和SJNa12利用磁摆弧工艺来解决窄间隙T1G焊的侧壁熔合问题,发现当场强不变时,侧壁熔深随着摆动频率缓慢增加,而底板熔深却减小;当频率不变时,侧壁熔深随着磁场强度的增加而增加,但当场强超过50Gs时,侧壁出现未熔合现象。2006年,Manuel Marya等13研究发现:电磁搅拌可有效的改变焊接熔池液态金属结晶过程,改变晶粒结晶方向,细化焊缝组织,提高焊缝的综合性能。虽然我国焊接研究人员对外加磁场的焊接技术的研究较国外晚,但从二十世纪八、九十年代开始,国内的焊接学者对磁场在焊接当中的运用也进行了大量的研究,并颇有成效。1990年,王雅生14通过研究外加
11、横向磁场对TIG焊不锈钢焊缝成形的影响证明:通过对电弧施加外加横向磁场可以抵消(或部分抵消)因焊速增加而引起的电弧弧柱过度后倾和阳极斑点滞后,改善焊缝成形,并使熔深有所增加。1990年,张九海,王其隆等15通过对小电流TIG焊磁控特性的研究表明:外加横向磁场能够有效的抑制小电流电弧随机飘移现象,使电弧稳定,可以改善小电流TIG焊时电弧稳定性和焊缝成形。1991年,卢烨,周万胜等16从微观角度分析了磁弧摆动减少热裂纹的机理,其研究表明:磁弧摆动消除了焊缝中偏析严重的羽毛晶组织,使低熔共晶物呈弥散、细小等特征,因此不利于结晶裂纹的产生和扩展。1997年,吴丰顺,王士元等17通过对纵向磁场作用下电弧
12、的运动机制的研究结果表明:加入纵向磁场,电弧中带电粒子增加了旋转运动;加入磁场,可引起电弧区域电弧压力和电流密度的变化,从而改变了能量密度的分布。2001年,罗健,王雅生等18对外加纵向间歇交变磁场对TIG焊缝成形的影响进行了研究。结果表明:在焊接速度影响的条件下,施加磁场时焊缝的熔宽比不加磁场时要宽,施加磁场时焊缝的熔深比不加磁场时要浅;证明了外加间歇交变纵向磁场对铁磁性材料和非铁磁性材料的TIG焊缝成形均产生明显的影响。2001年,罗健,贾昌生等19对外加纵向磁场对GTAW焊缝成形机理进行了研究,结果表明:外加磁场作用时,焊缝宽而浅;外加磁场休止时,焊缝窄而深;另外,焊缝熔池中液态金属离励
13、磁线圈越近,受外加纵向磁场的影响越强烈,即熔池金属受作用力越大,致使Q235钢焊缝熔宽减小、熔深增大。2003年,眭向荣,沈风刚等20对电磁搅拌工艺对堆焊金属性能的影响进行了研究,其研究结果为:通过电磁力激烈地搅拌熔池,击碎粗大的柱状晶,细化焊缝晶粒,适当提高了堆焊金属的硬度,有效改善了熔敷金属的综合力学性能。2006年,江淑园,陈焕明等21对外加磁场对CO2焊接焊缝成形的影响进行了研究,结果表明:在外加纵向磁场作用下,焊接电弧形态发生了改变,电弧中带电粒子绕电弧轴线作螺旋式运动,能量分布呈“双峰状”,从而电弧中心能量密度降低,使得焊缝熔宽增加,熔深减小。2007年,国旭明,杨成刚22对磁搅拌
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 20 开题 报告 TIG 低碳钢 焊缝 组织 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。