【導讀】影響規(guī)律，研究獲得良好焊縫成型的方法?；疽?1、研究并獲取MAG焊工藝參數(shù)對焊縫成型的影響規(guī)律。[1]權旺林,王寶.電弧電壓變化量分析熔滴過渡特征的研究[J].焊接技術,[2]陳樹君,張曉亮,華愛兵,湯金蕾,白紹軍.旋轉磁場作用下的MAG焊電弧運動特征[J].[3]鄭森木,高洪明,劉鑫.帶狀電極MAG焊電弧行為[J].焊接學報,2021,32:98-100. [5]楊運強,李俊岳.焊接電弧高速攝影技術及其同步裝置[J].電焊機.2021,33:11-14. [7]陸文雄,王寶.焊條金屬熔滴過渡形態(tài)及工藝特性分析[J].太原工學院學報.1982,13:. 、份量是否適當；利用高速攝像系統(tǒng)配合適當?shù)臏p光片采集電弧形態(tài)，渡行為與電信號進行拍攝及采集。試驗結果表明，MAG焊主要有短路過渡、大滴過渡、MAG焊在較大范圍內都呈現(xiàn)射流過渡。隨著焊絲送進速度增加，熔滴的過渡類型發(fā)生改變?；￠L增加，電弧擴展，電弧壓力減小，熔滴過渡受到影響，導致熔寬增加。

　　

【正文】 rc electric welding process [J].Welding in the , 15(516):113117 [20] 安藤弘平 ,長谷川光雄 .焊接電弧現(xiàn)象 [M].施雨湘 .機械工業(yè)出版社 .1985 [21] 許芙蓉 ,楊立軍 ,李桓 ,馬闖 ,呂楠 .雙 MIG焊焊縫成形試驗研究 [J].焊接報 .2021,(4):1114 21 致謝 四年的大學生活走到了盡頭，這四年里有收獲有遺憾，總的來說自己過得很充實。 進行畢業(yè)設計的過程算是對自己四年來的一個總結吧，在這里真的很感謝我的父母家人，老師，以及身邊每一位幫助過我的同學朋友。祝愿大家以后的路一帆風順。 大學期間，專業(yè)老師對學習工作認真負責的態(tài)度和勤勉的精神深深地影響了我，在今后的工作生活中我一定會好好努力。在此，特向教過我的老師致以最衷心的感謝！ 最后，衷心感謝四年學習生活中，所有關心和幫助過我的機械工程學院領導，老師；感謝所有關心幫助和支持我的同學朋友們！ 22 附錄 23 24 25 26 激光凈成形焊接 摘要：在過去 40多年的激光焊接實踐，焊縫幾何形狀經歷了一段焊縫略高于或低于母材表面的時期。在本文中，一個新概念 —— 凈成形焊接的介紹，焊縫熔合區(qū)到母材 表面是平坦的。試點工作進行了展示凈成形激光平方米對接低碳鋼板的焊接。拉伸試驗結果表明，凈形焊接超越那些傳統(tǒng)的焊縫幾何形狀。計算流體力學和有限元模型已被用于協(xié)助凈形焊縫幾何形狀的形成和機械性能的理解。 1簡介 激光焊接是一個完善的連接技術，并已被廣泛應用在汽車，航空航天，能源，電子和醫(yī)療行業(yè)。激光焊接的優(yōu)點，包括精確的能量控制，低的熱變形，熱影響區(qū)小，焊接速度高，深透（高焊接深度與寬度的比例）和不需要真空室。激光焊接特別適合加入三維結構，復雜的裝配，高精密部件和非常薄的材料，包括金屬，陶瓷和聚合物。焊縫幾 何形狀是一個重要的質量因素，可以顯著影響最終的力學性能（如拉伸和疲勞性能）和微觀結構。 大量的研究工作已經進行了了解激光焊接參數(shù)對焊縫幾何結構及其對力學性能的影響（如激光功率，焊接速度快，聚焦光束光斑大小）的影響。 Man和 Buvanasekaran[1]和 Benyounis等。 [2]采用實驗設計和統(tǒng)計建模技術，發(fā)展激光焊接工藝參數(shù)（激光功率，焊接速度快，光束的入射角，焦平面的位置）和焊縫寬度，深度和熱影響區(qū)（ HAZ）的大小之間的實驗關系焊接 304不銹鋼和中碳鋼鋼板。焊接速度和焦平面的位置已被認為是影響 焊縫寬度最重要的因素。 Krasnoperov等人。 [3]焊縫分為 3 個穩(wěn)定模式（部分滲透，封閉鎖孔全面滲透和開放鎖孔全面滲透）和一個不穩(wěn)定的模式（局部和全面滲透之間搖擺）。開放鎖孔焊接（焊縫寬度與焊縫的上部和下部類似），開放鎖孔因虧損能源所以比封閉鎖孔全面滲透焊接有較低的能源效率（焊縫寬度比在根上寬下窄），由于其運行的穩(wěn)定性，被推薦為最好的焊接作業(yè)。 Karlsson 等人。 [4]分為一個角落使用矩陣流程圖方法關系群體焊縫幾何形狀。焊縫寬度特點，如削弱，根腔和根抽絲焊縫和激光焊接參數(shù)的幾何體上形成的效果是確定的。 Wei等人。 [5]研究普朗特和馬蘭戈尼（ Ma）對激光焊縫幾何數(shù)字的影響。他們發(fā)現(xiàn)，焊縫根表面變得凸起是因為 Arora等人。 [6]研究了馬蘭哥尼效應對激光傳導焊縫幾何的影響。他們發(fā)現(xiàn)， Ma 超過 26,000 時，可以形成一個波浪熔池融合邊界。 Ray 和 derby[7]發(fā)展了焊縫幾何設計技術，通過梳理 3D建模，通用優(yōu)化算法和少數(shù)的實驗。他們認識到，在熔池上部的傳熱以對流為主，由于馬蘭哥尼效果驅動的熔融材料流通。 RAI等人。 [8]確定結構鋼的激光焊接焊縫幾何對流熱傳輸模型。他們發(fā)現(xiàn)，與頂面相比由于有反沖壓力和較小的焊縫 區(qū)雙峰根表面可以成形。 Robert 和Derby[9]采用無量綱參數(shù)，如預測的馬蘭哥尼和佩克萊特數(shù)字在固定的一個大范圍的工程材料的激光點焊焊接幾何形狀。馬蘭哥尼數(shù)隨激光功率的增加而增加。 Alam等人。 [10]研究了光滑與粗糙的焊縫表面焊縫疲勞性能的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在焊縫表面波紋可以減少疲勞壽命和焊縫（壓縮）的根源是不太重要的影響疲勞性能比排在前面的。 Du等人。 [11]研究關節(jié)的拉伸強度的激光搭接焊焊縫 27 幾何形狀的影響。他們發(fā)現(xiàn)，確切的滲透焊接（零底部焊縫寬度區(qū)域的全面滲透）最高抗拉強度（全面滲透，焊縫寬度 底部 區(qū)域）。 盡管在機械性能上的預測和理解焊縫熔合區(qū)概況（特別是焊縫滲透的深度和寬度）及其影響方面取得相當大的努力，頂部和底部的焊縫表面平整的特點，可能了解甚少對加入組件表面的影響。在過去的 40 年激光焊接的研究和應用，焊縫幾何有一區(qū)域高于 /或低于母材表面。普遍形成良好的焊縫幾何是有一段略高于母材表面的焊縫，雖然在某些情況下，這些都是平焊后表面加工。對于某些應用，單位的焊縫表面可能是可取的精密組件，消除表面應力，表面涂層的應用，降低流體流動阻力（管道和容器），更好的腐蝕保護和美容效果等。在本文中，介紹了激光焊接 的新概念 凈成形焊接，使焊縫在焊接過程中焊接工藝容易制作。使用 1 千瓦的光纖激光器，對焊接低碳鋼表凈形焊縫進行了試點工作。拉伸試驗進行了比較不同的焊接幾何形狀的焊縫優(yōu)勢。計算流體動力學建模和有限元模型已被用于協(xié)助凈形焊接焊縫幾何形狀的形成和凈成形焊接件實現(xiàn)了優(yōu)越的機械性能。 2 實驗過程 實驗樣品 BS1449（ CR4 中， AISI 1018/EN10130）冷軋低碳鋼（ ％的碳， ％的 Cr，％的鎳，錳 ％，鉬 ％，銅 ％，硅 ％，鈷 ％，磷 ％，氮 ％，硫 ％和鐵） 。加工焊接邊緣垂直的部位。對焊使用 IPG YLR 1000 SM1 千瓦單模光纖的激光（ 1075 nm波長， = ，通過光纖與核心直徑 14毫米交付）。光纖輸出組件連接到一個 Z軸 Precitec有一個鏡頭組件和一個同軸氣嘴。激光束集中通過鏡頭的焦距 給一個光斑直徑約 50微米的焦點。錐形同軸氣嘴口直徑為 2毫米和工件放置在離噴嘴 5毫米的對峙距離。氬氣在實驗中使用約 25 L / min的流速，以防止焊縫表面高溫氧化。工件被裝在一個 高速直線電機的數(shù)控轉換表面。一個設計 軟件包專家用于設計實驗。一個 L47正交陣列應用由三列和47行組成。該實驗的設計是基于對三組焊接參數(shù)（激光功率，焊接速度和焦平面的位置）與 5個級別。一個響應面法（ RSM）是用于識別處理重大影響因素關鍵關于焊縫的特點，包括頂高度 TH，相對的母料的頂面（正面是上述表面和地表以下的負）根長 RL（從底面的位移（正面是露出水面，下面是表面負））。 激光焊接后焊縫熔合區(qū)表面特性研究使用維柯白光干涉。使用光學顯微鏡，對焊縫截面幾何特征進行了分析。對樣品進行了橫截面，一次 的先后在 80， 180， 320， 600和 1200金剛砂磨粒和拋光鉆石漿 3 毫米的表面光潔度，最后與 Krolls 試劑（ 2 毫升硝酸和 18 毫升蝕刻甲醇）光學顯微鏡檢查約 60秒。拉伸試驗共進行了一系列激光對焊基于 EN1002 12021標準樣本。 3 結果 圖 1 顯示了典型的在不同焊接條件下焊縫截面幾何形狀。在一個較低的焊接速度，一個坡口， 28 凹頂面所示（圖 1a） 。中速凈形焊縫表明（圖 1b）和在一個較高的速度焊縫高于母材表面（圖 1c）所示。典型的焊縫寬度為 145276微米，根和頂面在 275400微米。根長 — 75微米 和 +75微米之間變化。 圖 2 顯示了焊縫頂部表面與高度和焊接速度的變化。它清楚地表明，低焊接速度下，焊縫表面產生裂紋，在相對較高的的焊接速度下，這些是可以避免的，可以形成凈形焊縫表面。圖 3 顯示了影響焊縫頂面幾何的激光功率和焊接速度之間的相互關系。凈形狀的焊縫可以達到一定的功率和速度的組合。如果激光功率增加，凈形狀的焊接速度也增加。 Fig. 1. Typical weld bead cross section geometry, (a) at 575Wlaser power, 95 mm/swelling speed, focal plane position (Fpp) at mm (below the surface). (b) At500 W, 110 mm/s, Fpp: _2 mm, (c) at 475 W, 120 mm/s and Fpp: mm. Scale bar: 335 mm. Fig. 2. Variation of weld bead top height with welding speed at 600Wlaser power 29 _ Fig. 3. A contour map showing the effect of laser power and welding speed on the weld bead top surface geometry. Fig. 4. Tensile test results for (a) a shape weld – breaks at the parent material (b) other weld geometry – breaks at the weld joint. Fig. 5. Ultimate tensile strengths of the test pieces for welds produced at 600W laser power, _2 mm Fpp. Fig. 6. Different weld bead top surface profiles calculated using CFD analysis with a 600W laser power. (a) 75 mm/s, (b) 100 mm/s and (c) 125 mm/s. 30 Fig. 7. Comparison of residual stress across the weld bead surfaces at three different welding conditions. 圖 4 和 5 的拉伸試驗結果清楚地表明，凈形焊縫比其他焊縫具有優(yōu)越的機械性能。值得注意的是焊縫強度比母材強。因此，凈形焊縫的測量值實際上是母材抗拉強度。其他焊接的焊縫在焊縫區(qū)發(fā)生破壞，盡管事實上，其他焊接比凈形焊接的焊接速度低。這些被反復測試，至少有 3 對焊接參數(shù)的設置測試。屈服強度表現(xiàn)出類似的趨勢。 4 討論 3D順序耦合計算流體動力學（ CFD）建模和有限元分析（ FEA）模型進行了了解焊縫表面幾何形成和預測熔體的流動，在不同的激光焊接參數(shù)下凝固和壓力的特點。計算流體力學和有限元分析分別進行了使用流利和商業(yè)軟件包。在 CFD模擬，應用于 Nervier Stokes的質量，能量和動量平衡方程。高斯體積熱源 [12]用于表示激光熱源和對流，假設輻射熱損失是表面上的。在熔池流體流動的主要驅動力是表面張力和浮力。在頂部和底部表面的表面張力，由于溫度的變化引起的剪應力是由 ( / )t T sT?? ? ? (1) / T???是表面張力梯度和 sT 是表面的溫度梯度。計算過程中，表面張力梯度值表示為 [13]在任何時間的表面溫度的功能。這表面張力梯度影響熔池運動的方向，最終決定在熔池表面的表面幾何變化。假設氧氣含量為 ％。排出的蒸氣反沖力對熔池表面上的作用促使氣孔形成。蒸氣壓 PV，取決于蒸發(fā)焓 Δ Hv和溫度 T： ( / ) ( (1 / ) (1 ) )0() H v R Tv Tvp T P e ??? (2) 其中 P0是在沸騰溫度電視的蒸氣壓， R理想氣體常數(shù)。 圖 6顯示了三種不同的焊接速度條件下，在 600W的激光功率下的焊縫型材。表面張力梯度過渡，從負面的地方（例如 75毫米 /秒）在較低的焊接速度（如 125毫米 /秒）呈積極反應。對于凈形焊縫（即在 100 mm / s 的焊接速度），表面張力梯度接近于零。在較低的焊接速度（負表面張力梯度）熔池表面上的熔融材料流動凝固后在熔池中心向外造成抑制。高的焊接速度（積極的表面張力梯度）， 31 固化后 表面凸起或隆起焊縫熔池熔化的物質流動。在一個特定的焊接速度，熔體流動由于接近零的表面張力梯度是最低。 Zhao等人觀察到類似的現(xiàn)象。 [13]在研究激光點焊不銹鋼薄板的馬蘭哥尼流。他們發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，表面張力梯度減小，翻轉，從正到負（如果中的氧氣含量大于 ％）。隨著氧含量的增加，表面張力梯度也隨之增加。有限元分析調查使用修改后的幾何和 CFD 分析所預測的溫度。圖 7顯示了表面上的計算 600W激光功率的激光焊接后的殘余應力分布。凈形焊縫，由于減少熱量輸入材料的殘余應力焊接速度高的焊縫凸起小得多。此外，凈成 形焊接殘余應力的平穩(wěn)過渡，無應力集中，這是相對其他兩種焊縫幾何形狀的情況下。要了解焊縫幾何形狀對焊縫抗拉強度特性的影響，是一種非線性有限元分析納入多線性各向同性硬化預測所產生的應力和相同的 3 個典型的幾何