一、穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探（论文文献综述）
白雪宇[1]（2021）在《厚板高强铝合金变极性等离子弧穿孔立焊熔池稳定性研究》文中研究表明变极性等离子弧焊（Variable polarity plasma arc welding,VPPAW）因其变形小、单面焊双面成形、焊缝质量高等特点,成为铝合金焊接结构件中最理想的焊接方法。在铝合金变极性等离子弧穿孔焊接过程中,随着焊接结构件厚度的增加,小孔熔池的稳定状态难以建立。为此深入研究厚板2A14高强铝合金变极性等离子弧穿孔熔池稳定的机理,对提升厚板2A14高强铝合金的焊接质量,为其拓展在工程领域的广泛使用,提供一定的理论参考。本文在变极性等离子弧穿孔焊接过程中,针对小孔的动态行为,自行设计基于OTSU算法对图像进行二值化分割阈值,使用edge算法对小孔图像进行边缘提取并对其进行最小二乘法拟合计算,可准确提取计算小孔的特征参数,适应不同焊接工艺参数下的变极性等离子弧穿孔焊接。在此基础上,采用单因素法研究了不同焊接电流和等离子气流量下,小孔背面特征尺寸的演变规律。结果表明:在一定的焊接工艺参数条件下,随着焊接电流或等离子气流量的增加,小孔的特征尺寸在逐渐增大。当小孔面积的变化较大时,小孔熔池失稳,焊缝成形差;当小孔面积的变化较小时,小孔熔池稳定存在,焊缝成形良好。由此得到较优焊接工艺参数为:正极性焊接电流为320A,反极性焊接电流为360A（平均焊接电流为326A）离子气流量为3.4L/min,焊接速度为120mm/min。通过测量焊接过程中试板的温度分布,研究了焊接工艺参数对不同厚度试板熔池稳定的影响。当板厚为12mm时,随着焊接电流的增加,垂直于焊缝方向的温度梯度逐渐增大,在厚度方向的温度梯度逐渐减小;当增加等离子气流量时,等离子气流量对温度梯度的影响较小,对穿孔速率影响较大。通过对8mm与12mm厚试板维持小孔熔池稳定时的温度分布相比,在垂直于焊缝方向维持小孔熔池稳定时的温度梯度范围较大,在厚度方向存在的温度差很小。由此可知,12mm厚板相较于薄板焊接难度大的原因是,厚板焊接过程中存在厚度方向上的温度梯度。从受力角度对小孔熔池稳定机理进行分析。结果表明,温度梯度变化导致表面张力发生改变,引起的附加压力与电弧径向力相等时,小孔上部的扩张速率等于小孔下部的收缩速率,小孔保持稳定存在。而在厚板焊接过程中,在厚度方向存在温度梯度,产生表面张力不同,熔池受力不平衡,小孔易失稳,导致厚板焊接难度增大。最后,对12mm厚2A14高强铝合金焊接接头进行力学性能、金相组织分析。结果表明,在较优参数下,接头抗拉强度达297MPa,焊接接头系数为61%,断后伸长率为3.8%,焊缝中心位置处硬度值为90HV。
韩永全,孙振邦,杜茂华,洪海涛[2]（2020）在《铝合金高能束焊接及其复合焊接的研究现状》文中进行了进一步梳理论述并分析了高能束焊接及其复合焊接的基本原理和特点。介绍了铝合金的VPPA焊、激光焊、激光-等离子弧复合焊、VPPA-MIG复合焊、激光-MIG复合焊接等高能束及其复合焊接的工艺特性和国内外最新研究进展。重点介绍了铝合金VPPA-MIG复合焊和激光-MIG复合焊接的热源特性和工艺优势。VPPA-MIG复合焊接由于其电弧穿透力强,焊接效率高,在厚板铝合金焊接中优势较突出,尤其能够有效减少高强铝合金焊接接头强度下降,因此具有很大的推广应用前景。
刘帛炎[3]（2019）在《钛合金管道全位置等离子弧焊焊缝成形及组织性能研究》文中研究表明钛合金因其优异的耐腐蚀性能、高比强度和高抗冲击及抗疲劳性能,其管结构被广泛应用于石油化工、海洋工程、航空航天等领域。由于大部分均为厚壁管道,且焊接时变位困难,工程上越来越多地采用全位置的方法进行焊接。高能束焊因其熔透能力强、焊接速度快及接头性能好等优点,广泛应用于钛合金的焊接。等离子弧焊作为高能束焊的一种,具有成本低、操作简单、工作环境要求低等优势,是焊接钛合金的一种理想选择。因此针对钛合金厚壁管道的优质焊接,研究全位置等离子弧焊具有宽广的发展前景。本文选用Φ219×8.8mm规格的TA2、TC4钛合金管道作为试验材料,采用全新研制的全位置等离子弧焊自动焊接设备进行I型坡口、无间隙、不填丝的对接试验,优化设计了背面保护气罩,研究了焊接参数对焊缝成形的影响规律、全位置等离子弧焊焊缝成形机理以及焊接接头的显微组织与力学性能,得到如下结果:（1）采用双层气筛及液冷对背面保护气罩进行改进设计,使保护气体在出口处达到良好的流动状态,优化后的背面保护气罩的保护效果及使用寿命明显提高。（2）在仰焊位置进行了单因素试验,得到了TA2焊缝成形良好的规范区间,为工艺试验设计提供依据,采用响应面法进行了工艺试验,并建立了焊缝成形参数与焊接参数之间的二次回归方程模型。通过单因素和多因素交互影响分析得出影响焊缝正、背面熔宽的主要因素为脉冲峰值电流Ip、等离子弧气流量Q以及焊接速度v;影响焊缝正、背面余高的主要因素为焊接位置P以及其交互因素。通过软件预测并试验验证得到了成形良好的TA2焊接参数,进一步试验优化得到成形良好的TC4焊接参数。（3）分析了全位置穿孔熔池的受力情况,得出重力是造成全位置焊缝熔池失稳的主因,并根据不同焊接位置的力平衡判据,得出使焊缝成形良好的焊接参数控制措施。（4）TC4管道全位置焊缝经X射线检测,无缺陷产生。各特征位置焊接接头过渡区组织为相变过程中β相的混合物。焊缝区及热影响区相组成成分基本相同,主要由网篮状α’相、针片状α相以及粗大的β相组成。工艺优化后的焊接接头拉伸与冲击性能有所提高,拉伸与冲击性能良好,拉伸试样与冲击试样均为微孔聚集型塑性断裂,接头韧性较好。各位置焊接接头焊缝区与热影响区显微硬度的平均值均高于母材。表明钛合金管道全位置PAW焊接工艺可满足工程实际应用需求。
张福彪[4]（2019）在《铝合金变极性脉冲等离子弧穿孔焊接电源及工艺研究》文中认为以高强铝合金为代表的轻质金属构件己在航空航天、轨道交通、舰船等领域广泛应用。铝合金具有热导率大、线膨胀系数大、易氧化、固液相氢溶解度差别大等特点,在焊接时极易出现变形、气孔、裂纹等缺陷,迫切需要先进的自动化焊接工艺及设备的支撑。变极性等离子弧（VPPA）焊接技术具有焊接缺陷少、可焊厚度大、工件变形小等优点,被称为铝合金“零缺陷”焊接方法。目前,国内的机器人VPPA焊接电源普遍依赖进口,不仅价格昂贵,而且还面临核心技术输入受限等问题;而国产化的VPPA焊接电源在功率级别、调控性能、可靠性以及工艺窗口范围等方面与国外先进水平还存在较大差距,严重限制了这一先进技术在我国铝合金焊接中的推广应用。本文从提高VPPA焊接工艺稳定性的角度出发,将大功率高频逆变技术和数字化控制技术相结合,研制了一款全数字化的600A级大功率机器人VPPA焊接电源,并对铝合金脉冲穿孔焊接工艺进行了研究。论文首先分析了 VPPA焊接工艺及焊接电源的研究进展,阐述了VPPA焊接电源的发展趋势。然后,对等离子弧特性进行了数值模拟,探索了关键工艺参数对其温度场和压力场分布的影响;在此基础上,提出了改善等离子弧工艺稳定性的控制方法;针对穿孔VPPA焊接成形稳定差问题,研究了穿孔熔池受力状态并给出了保持熔池稳定的必要条件,提出了变极性脉冲等离子弧（P-VPPA）穿孔焊接波形控制新方法。针对铝合金穿孔焊接工艺对焊接电源的性能要求,提出了机器人P-VPPA焊接电源的总体设计方案;探讨了主电路拓扑结构的换流机理,计算了主电路的关键参数并对关键器件进行了选型;构建了以DSC级ARM微处理器STM32F405RGT6为核心的焊接电源全数字化控制系统;开发了基于FreeRTOS内核环境的焊接电源数字化控制软件。最后,将研制的P-VPPA焊接电源与焊接机器人、高速摄影系统、数字送丝机、等离子焊枪等有机集成,构建了机器人P-VPPA穿孔焊接实验平台;测试了焊接电源的性能;探索了关键工艺参数对等离子弧特性以及铝合金穿孔焊接成形的影响。结果表明,所研制的机器人P-VPPA穿孔焊接电源性能稳定可靠,可实现所需焊接波形的精确调控;焊接电流、离子气流量、变极性频率、钨极内缩量等关键工艺参数对等离子弧特性的影响规律与数值模拟结果基本吻合;通过对焊接电流、离子气流量、焊接速度和送丝速度等铝合金脉冲穿孔焊接关键工艺参数的优化匹配,可在较宽的工艺窗口范围内获得较好的焊缝成形,焊接接头性能要比常规VPPA穿孔焊接的更好。
刘帛炎,郭春富,苗澍[5]（2019）在《TA2钛合金管道仰焊位置PAW焊缝成形研究》文中认为对准Ф219 mm×8.8 mm TA2钛合金管道全位置等离子弧焊仰焊焊缝成形进行了研究,通过对仰焊位置熔池受力分析,阐述了仰焊位置PAW焊缝成形缺陷产生的原因,分析认为仰焊位置PAW内凹的产生与穿孔熔池受重力影响引起的熔池"塌陷"密切相关。仰焊位置PAW的特点是焊缝正面熔宽较大、背面熔宽较小,且焊缝背面余高较小易产生内凹缺陷。通过试验表明,不同焊接参数对焊缝成形影响均不相同,焊缝背面熔宽对焊接参数变化较敏感,当各参数之间相互匹配时,可得到良好的焊缝成形。
吴頔[6]（2018）在《基于多源信息融合的铝合金VPPAW成形预测和智能控制研究》文中研究说明在被誉为“21世纪最具发展前景的先进焊接技术之一”的高能束焊接技术中,铝合金穿孔型变极性等离子弧焊（VPPAW）由于具有能量密度高、穿透力强、焊缝无气孔等诸多优点,广泛应用于航空航天、核电等高端制造业领域。由于等离子弧独特的物理特性,为穿孔型等离子弧焊接带来一系列问题,如等离子弧焊接熔池-小孔稳定性、工艺规范参数敏感性、可调工艺裕度窄等。因此,如何实现穿孔等离子弧焊接过程稳定运行、适度拓宽工艺参数裕度,准确表征铝合金变极性等离子弧焊接小孔行为、熔池特征信息以及稳定成形控制一直是焊接领域极具挑战性的难题之一。在围绕宇航焊接结构（件）焊接智能制造的背景下,本文尝试发展一种基于等离子弧的电信号、声音信号以及穿孔熔池的视觉特征信号等多源信息智能处理、铝合金变极性等离子弧焊穿孔行为动态在线监测及实时稳定控制的新途径。本文对2219铝合金VPPAW过程焊缝熔透预测与控制问题进行了深入的研究,首先搭建了一套VPPAW过程多传感器信息采集及控制系统平台,该平台不仅可以实现焊接过程多传感器信息的实时采集和处理,还可以实现穿孔熔池动态过程的建模和闭环熔透控制。为了实现对2219铝合金VPPAW过程穿孔熔池动态变化的监测,设计了双光路视觉传感系统,实现了工件正反面穿孔熔池图像的同步采集。通过对不同熔透状态下的熔池-小孔动态行为的分析,开发了基于组合部件模型（Part-based Model）的图像识别算法以提取穿孔熔池的视觉特征。然后通过调节焊接工艺参数来改变电弧的穿透能力,观察不同焊接工艺条件下的焊接质量对熔池特征参数的影响趋势。在此基础上,通过改进的背面视觉传感系统,深入研究背面小孔尺寸的动态变化特征与焊接质量的关系,并结合建立的VPPAW穿孔熔池受力模型分析其变化机理。受焊接过程可能存在强等离子弧、尾焰以及飞溅的影响,因而有时难以获得清晰稳定的视觉图像。考虑到电弧声包含了大量焊接过程的信息,为此,本文引入焊接电弧声信号作为另外一种重要的传感方式。在充分理解独特的等离子弧焊“双声源特性”的基础上,采用信号处理技术对焊接动态过程进行了深入研究,并提取了VPPAW过程的声音时域特征、频域特征以及梅尔频率倒谱系数（MFCC）。最终分析这些声音特征与背面小孔动态行为和实际焊接质量之间的关系,为基于电弧声信号的VPPAW熔透状态监测和成形控制提供了熔透特征值。在穿孔熔池图像和等离子弧声音的多源信息特征层融合的基础上,采用了一种基于t分布随机领域嵌套（t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding,t-SNE）的流形学习方法,实现了高维特征空间的降维和可视化。其次以深度信念网络（Deep Belief Network,DBN）模型为分类算法,构建了基于多源信息特征的熔透分类模型,定性化地判断VPPAW过程的实际熔透状态。最后构建了自适应神经模型推理系统（Adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS）的焊缝成形预测模型,来预测当前时刻的背面熔宽值,从而为VPPAW后续闭环控制提供特征信息反馈值。在VPPAW焊接过程信息获取、融合处理、知识建模的基础上,针对难以建立控制器所需的精确模型的局限性,本文将无模型自适应控制（Model-Free Adaptive Control,MFAC）引入到VPPAW的焊缝成形控制中,以背面熔宽为被控量,从而实现焊缝的稳定成形。为了比较控制效果,设计了单变量的PID控制器和多变量的MFAC控制器并对这两种控制器进行了仿真和验证了控制器的有效性。对2219铝合金变热输入、变散热以及变厚度条件下进行一系列控制实验,并且比较了两种控制器的实际控制效果。实验结果表明,以焊接电流作为单变量的PID控制器虽然能防止焊缝发生焊漏,但不能得到均匀一致的焊缝成形。利用焊接电流和等离子气流量的多变量MFAC控制器能够得到均匀一致的焊缝成形,从而获得较理想的稳定焊缝成形控制效果。
陈聪[7]（2017）在《高强铝合金光纤激光切焊一体化关键技术与机理研究》文中指出运载火箭箭体燃料贮箱采用具有密度低、比强度高等特性的高强铝合金制造。但是,其制造工艺仍以手工切割、电弧焊接为主,而且从切割到焊接完成需要多次工件流转,存在制造工序繁杂、质量控制难度大、效率低等问题。激光切焊一体化是一种将激光切割和激光焊接相结合的技术,具有加工精度高、质量好和一次定位成型的优点。将其引入火箭燃料贮箱的加工制造,必然能够减少工件流转,缩短工序,提高制造质量和效率。但是由于具有激光反射率高和特殊的物理化学特性,铝合金激光切割和焊接难以得到良好的加工质量。为了实现火箭贮箱的高质量制造,本文对铝合金激光切焊一体化中的关键技术和相关机理进行了研究,取得成果如下:系统研究了光纤激光切割4mm厚AA2219铝合金的切缝形貌特征,发现切缝表面由三部分组成:上部分细小的横条纹、中部的纵向条纹和下部分粗大的倾斜条纹。提出了用下部粗糙度最大的倾斜条纹区占板厚比例,η来表征切缝表面质量的方法。当η小于0.2,根部挂渣高度小于0.3mm时,切缝达到I级切缝标准（ISO 9013:2002）。I级切缝对应的优化参数范围为激光功率大于4.5kW,切割速度为3m/min4m/min,压力不低于1.3MPa。分析认为增大激光热输入来降低切缝前沿液态金属粘度、增大辅助气压来增大气流推力是减小η值和根部挂渣、提高切缝质量的关键。研究了铝合金激光切割切缝前沿温度(Tce)对切缝质量的影响规律,发现获得I级切缝的Tce优化范围为1800°C1950°C。基于切缝前沿液态金属的受力情况计算和探讨了该优化范围的存在机制。当Tce位于此范围内时,液态金属所受合力与重力方向的夹角,θ为最小值（38°）,最有利于液态金属排出熔池,从而获得优质切缝;升高或降低Tce都会增大θ值,导致倾斜条纹范围增大,根部挂渣增多。另外,基于该结果提出了改善切缝初始段质量的方法,并设计试验验证了该方案的可行性。研究结果对建立激光切割质量在线监控系统具有重要意义。探讨了四种类型切缝切面特征对铝合金激光-电弧复合焊缝气孔率的影响规律,发现焊缝气孔率和切缝重熔层厚度d成正比关系,和切缝类型关联不大。当d小于136μm时,焊缝气孔率小于2%,达到B级标准（ISO 10042-2005）。焊缝气孔率受到两种机制的影响。当d小于150μm时,激光小孔净化效应为主导作用,通过气化电离去除全部重熔层,减少因氧化物分解形成的氢气泡数量,降低气孔率。当d大于150μm时,氧元素对表面张力及其驱动的熔流占据主导作用:伴随未净化重熔层进入熔池的氧化物使表面张力温度系数由负变正,反转熔流方向,阻碍气泡逸出并增加气孔率。研究了切缝类型对焊缝组织和力学性能的影响规律,证明了铝合金激光切焊一体化的可行性。当d小于70μm时,氩焊缝（氩气为辅助气体得到切缝拼焊）能获得和机加工焊缝相当的拉伸性能,最大抗拉强度和延伸率分别为278MPa和3.1%。氮焊缝（氮气为辅助气体得到切缝拼焊）熔合区含有氮化铝夹杂,抗拉强度略低于氩焊缝。空气焊缝（空气为辅助气体得到切缝拼焊）和氧焊缝（氧气为辅助气体得到切缝拼焊）熔合区含有大量氧化物夹杂且晶粒粗化,抗拉强度更低。综合考虑焊缝气孔率和抗拉强度后发现:当d小于136μm时,焊缝抗拉强度达到250MPa以上,气孔率达到B级标准,满足贮箱箱底制造需求。依据运载火箭箭体贮箱箱底结构特征研究了焊件倾角,β在090°范围对焊缝成形和组织性能的影响规律,基于焊缝成形和气孔率数据发现,铝合金三维复合焊接不能采用向下斜立焊方式,只能采用向上斜立焊方式。对于给定的焊件倾角β,存在一个气孔率达到B级标准的电弧电流优化范围。当β在0°15°内时,电流优化范围为270A300A,与平焊保持一致;当β在15°60°内时,该范围为240A270A;当β在60°90°内时,该范围缩小为270A。熔池和熔滴过渡的受力分析表明增加β导致的小孔稳定性提高、熔池拉长和熔流加速是造成这一变化的主要因素。另外,当β超过60°后,焊缝熔合区内的柱状晶区消失,全部转变为等轴晶。焊缝拉伸性能在β为60°时达到最大值,抗拉强度和延伸率分别为320MPa和5%。断口分析表明焊缝拉伸性能和气孔率、微观组织有良好的对应关系。在项目完成的可重组大型多轴联动数控加工设备上验证了本文开发的铝合金激光切割和复合焊接工艺。与现有水切割和变极性等离子弧焊工艺相比,激光切割速度提高6倍,切缝表面粗糙度降低25%33%,激光复合焊接速度提高11倍,焊缝抗拉强度提高11%24%。结果验证了本文所开发的切焊一体化加工工艺的可移植性和稳定性,能够为提升大型铝合金结构的制造水平提供技术储备和理论支撑。
韩峰[8]（2017）在《船用不锈钢穿孔等离子焊接工艺特性及焊缝成形机理研究》文中认为不锈钢材料由于具有优良的耐腐蚀性能、令人满意的机械强度及良好的韧性,在现代船舶制造中得到越来越广泛的应用。等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的一种焊接方法,具有能量密度大、焊接速度快、不需要焊丝且焊缝质量好等优点。若将等离子弧应用到船用不锈钢的焊接中,会提高焊接速度,降低造船成本,进而增加船厂利润。本文以304不锈钢为试验材料开展工艺试验,研究不锈钢穿孔型等离子弧焊接的工艺特性。通过多次试验发现焊缝成形主要受焊接速度影响;焊缝熔透度主要受焊接电流、钨极内缩度以及焊枪离焊件距离影响。为此,设计了五因素三水平的正交试验,研究焊接速度、焊接电流、等离子流量、钨极内缩度、焊枪距工件距离五个因素对焊接质量的影响规律。在此基础上,分析船用不锈钢穿孔型等离子弧焊的成形机理,分析立焊时的熔池受力状态。通过等离子弧立焊试验,探究焊缝成形的最佳工艺参数范围。将试验得到成型较好的焊件做线切割,进行拉伸试验和金相试验,观察接头的形状和微观组织形貌,分析焊缝的力学性能。结果表明,立焊焊缝的力学性能与平焊焊缝相差不多,达到母材力学性能的90%以上,均为一级焊缝。
张勤练[9]（2015）在《柔性变极性等离子弧特性及铝合金横焊穿孔熔池行为》文中提出随着铝合金焊接结构大型化发展,原位焊接制造成为关注的焦点,其中最为典型的应用是重型运载火箭燃料贮箱的焊接,而铝合金横焊技术成为制约其发展的瓶颈。铝合金横焊难度较大、焊接质量和效率较低,主要是重力对熔池作用和铝合金本身物理特性导致。为解决上述问题、提高铝合金横焊效率和质量,开展了变极性等离子弧铝合金穿孔横焊技术的研究。根据常规变极性等离子弧（简称“常规电弧”）穿孔横焊难点和穿孔熔池稳定建立条件,从改变电弧特性角度出发,提出柔性变极性等离子弧（简称“柔性电弧”）。在穿孔焊接前提下,通过改变电弧能量和压力分布,促进穿孔熔池稳定建立,最终实现了8mm厚2A14铝合金板穿孔横焊,焊缝成形良好且组织、力学性能优异。首先,采用常规电弧对6mm、8mm厚铝合金板进行穿孔横焊试验,明确铝合金穿孔横焊的瓶颈问题。板厚6mm时,穿孔横焊的难点是咬边和气孔缺陷的控制;板厚8mm时,穿孔横焊的难点是如何保证穿孔熔池稳定建立。针对穿孔横焊难点,探究咬边缺陷的成因和穿孔熔池稳定建立的条件。正面咬边缺陷主要是由较大热输入和电弧压力导致;背面咬边缺陷主要是由较小热输入或较大电弧压力导致。熔池动态行为观察结果表明,熔池背面上、下侧熔化金属的搭桥连接是穿孔熔池建立的关键,熔化金属在熔池正面的填充能够防止穿孔熔池的崩溃,围绕小孔的流动是稳定穿孔熔池的标志。根据问题产生原因,提出了初步控制措施。“小规范+背面预热”措施可消除6mm板穿孔横焊咬边缺陷;“坡口设计”措施可促进8mm板穿孔熔池的建立,但未能彻底解决穿孔熔池稳定性问题。根据穿孔熔池稳定建立的热、力条件,提出了从改变电弧特性角度控制穿孔熔池稳定性的研究思路。通过使用三孔型水冷喷嘴,改变电弧能量和压力分布,获得柔性变极性等离子弧,改善了横焊缝成形、提高了穿孔过程稳定性。良好作用效果源于其独特的电弧特性。与常规电弧相比,柔性电弧形态扩展,压缩程度降低;静特性下移,阻抗特性降低。通过分裂阳极法测量电弧能量密度分布,利用水冷铜板小孔法检测电弧压力分布。与常规电弧相比,柔性电弧能量集中程度较高,源于三孔型水冷喷嘴的使用和较大的离子气流量;在工件表面柔性电弧能量分布呈椭圆形,改变了穿孔熔池形貌;柔性电弧压力幅值及梯度都大大降低,增加了电弧稳定性。通过穿孔熔池受力计算和流动行为分析,阐释了柔性电弧的作用机理:电弧压力的减小,使焊缝背面最大允许孔径增大,促进了穿孔熔池尾部的填充;其热源特性提高了熔化金属的流动性,促进了熔化金属的搭桥连接和正面填充,提高了穿孔焊接的稳定性。利用流体动力学计算软件Fluent,对穿孔焊接过程进行数值模拟,定量研究电弧形式和电弧压力对熔池行为的影响。为准确描述柔性电弧特性,建立了双椭圆面-锥体复合热源模型和力源模型。通过UDF（User Defined Function）二次开发和VOF（Volume of Fluid）界面追踪技术,实现了三维瞬态穿孔焊接数值模拟并验证了模型的可靠性。在穿孔熔池形成过程模拟中,柔性电弧穿孔速度慢,热传导在工件宽度方向作用显着,熔池温度较高,温度场分布不对称;电弧压力增加使穿孔直径增大、小孔周围金属液膜变薄、向熔池正面的流动速度降低。在穿孔熔池填充过程模拟中,柔性电弧熔池内熔化金属的搭桥连接速度快、填充能力强,熔池凝固速度慢。根据模拟结果,提出了穿孔熔池填充判定条件:表面张力附加力大于电弧力和重力合力;熔化金属搭桥连接和正面填充时间小于熔池凝固时间。判定条件揭示了横焊位置穿孔熔池的热、力平衡机制。最后,对铝合金柔性电弧穿孔横焊工艺及接头组织、力学性能进行研究,并与常规电弧立焊进行对比分析,检验工艺稳定性和接头可靠性。柔性电弧穿孔横焊工艺窗口较宽,具有良好的焊接稳定性;采用大电流、氧化膜刮削和焊前预热的综合措施可有效控制气孔缺陷。柔性电弧横焊接头抗拉强度和断后延伸率略高于立焊接头,断裂模式为塑性断裂,接头中微气孔缺陷和离异共晶是重要的裂纹源。横焊接头上侧热影响区组织晶粒细小、硬度值较高,组织和力学性能具有不对称性。这种不对称性是由横焊缝上、下侧焊接热循环的不对称性引起的,而根源是重力导致的穿孔熔池金属流动的不对称。
陈桂芳[10]（2013）在《2A14铝合金VPPA横焊工艺及熔池行为研究》文中研究说明铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀性强等特点，在航空、船舶、航天等行业得到广泛应用。重型运载火箭需要研制新的大动力推进系统，导致火箭贮料箱具有直径及长度大的特点，可能会采用立式装配焊接，立式装配焊接的提出带来了中厚板铝合金横向焊接。穿孔型变极性等离子焊接能量密度高、电弧力强，能实现单面焊双面成形，成为铝合金焊接的首选焊接方法之一。然而变极性等离子横向焊接的研究很少，对横焊焊接工艺性能及稳定性还不清楚。本文主要研究中厚板铝合金变极性等离子横焊工艺及焊接缺陷，并对熔池行为进行分析。对不同厚度铝合金板的焊接成形进行研究。6mm厚铝合金板横焊成形及稳定性较好，但正反面焊缝存在严重焊接缺陷。较大的焊接热输入量有利于背面焊缝的成形，较小焊接热输入有利于消除正面焊缝下淌缺陷。通过调节焊接速度、焊接电流、离子气流量，8mm厚铝合金板很难成形，因此，单纯采用焊接参数调节很难获得成形较好的焊缝。为揭示横焊缝成形困难的原因，通过数值模拟的手段来研究横焊熔池的特点。采用FLUENT数值模拟研究熔池内部金属的流动，立焊时熔池两侧金属流动具有对称性，而横焊中在重力的影响下上下坡口金属流动有差异，更多的金属流向下端，随着焊接热输入的增加，熔池尺寸增加，不对称性流动更明显。因此，横焊中可以通过减小焊接热输入减小熔池体积，从而使得焊接熔池受重力影响小。通过传统横焊控制措施对穿孔型变极性等离子横焊熔池进行控制，发现效果不明显，部分措施虽能解决不成形问题，但焊缝成形质量很差。但是穿孔型等离子横焊与非穿孔横焊不同，减小热输入量不能解决焊缝不成形问题。对立焊及横焊熔池进行受力分析，立焊中重力促使熔化金属向下流动，与焊缝成形所需流动一致。而横焊中主要是表面张力克服重力作用阻止金属脱离焊缝。受力状态的改变使得穿孔型等离子横焊成形困难。通过穿孔熔池受力分析，得出小孔尺寸较小、孔侧壁较平缓的情况下，穿孔熔池越容易稳定存在。因此，改变电弧压力，获得成形良好焊缝，在等离子横焊最大厚度上实现突破。横焊与立焊微观组织类似，但横焊缝上下侧有差异。成形质量较好的立焊与横焊焊缝力学性能基本相同。因此，VPPA可以成功实现8mm铝合金横向焊接，接头无缺陷，力学性能与常规立焊相当。
二、穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探（论文提纲范文）
（1）厚板高强铝合金变极性等离子弧穿孔立焊熔池稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 等离子弧焊接技术研究现状 |
| 1.3 小孔熔池稳定性的研究现状 |
| 1.4 本课题研究的主要内容 |
| 第二章 试验材料及设备 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 VPPA立焊试验系统 |
| 2.2.1 VPPA焊接电源系统 |
| 2.2.2 变极性等离子弧立焊机构 |
| 2.3 焊接工艺参数 |
| 2.4 视觉图像采集系统 |
| 2.5 温度测量系统 |
| 2.6 力学性能检测 |
| 2.7 显微组织观察 |
| 第三章 小孔动态行为及焊缝成形的研究 |
| 3.1 小孔的特征尺寸提取与计算 |
| 3.2 小孔图像特征尺寸的动态行为 |
| 3.2.1 焊接电流对小孔特征尺寸的影响 |
| 3.2.2 等离子气流量对小孔特征尺寸的影响 |
| 3.3 小孔特征尺寸与焊缝成形的关系 |
| 3.3.1 焊接电流对高强铝合金焊缝成形的影响 |
| 3.3.2 等离子气流量对高强铝合金焊缝成形的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高强铝合金VPPA穿孔熔池稳定分析 |
| 4.1 变极性等离子弧穿孔熔池附近温度场分布 |
| 4.1.1 焊接电流对12mm厚板穿孔熔池附近的温度场分布的影响 |
| 4.1.2 离子气流量对12mm厚板穿孔熔池附近的温度场分布的影响 |
| 4.1.3 8mm厚试板穿孔熔池附近的温度场分布 |
| 4.2 小孔熔池的受力分析 |
| 4.3 小孔熔池稳定建立的条件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高强铝合金焊接接头力学性能与微观组织 |
| 5.1 焊接接头力学性能 |
| 5.1.1 焊接接头力学性能分析 |
| 5.1.2 焊接接头显微硬度 |
| 5.2 焊接接头显微组织分析 |
| 5.2.1 焊缝热影响区组织分析 |
| 5.2.2 焊缝熔合区组织分析 |
| 5.2.3 焊缝区组织分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（2）铝合金高能束焊接及其复合焊接的研究现状（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 高能束焊接工艺 |
| 1.1 变极性等离子弧焊 |
| 1.2 激光焊 |
| 2 高能束-电弧复合焊接工艺 |
| 2.1 激光-等离子弧复合焊 |
| 2.2 等离子弧-MIG复合焊 |
| 2.3 激光-MIG复合焊 |
| 3 结论 |
（3）钛合金管道全位置等离子弧焊焊缝成形及组织性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 钛合金管道的应用 |
| 1.1.2 钛合金管道的焊接方法 |
| 1.2 国内外全位置PAW设备及工艺研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 国内外全位置焊缝成形控制技术研究进展 |
| 1.4 课题研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题研究意义 |
| 1.4.2 课题研究内容 |
| 第2章 试验设备与方法 |
| 2.1 全位置PAW自动焊接系统 |
| 2.2 全位置PAW背面保护气罩优化设计 |
| 2.3 试验材料与方法 |
| 2.3.1 试验材料与焊接位置 |
| 2.3.2 焊接参数的选择与试验设计 |
| 2.3.3 焊缝成形测量 |
| 2.4 全位置PAW焊接接头组织性能测试 |
| 第3章 全位置PAW背面保护气罩优化设计 |
| 3.1 背面保护气罩的优化设计加工 |
| 3.1.1 背面保护气罩的优化设计 |
| 3.1.2 背面保护气罩的加工 |
| 3.2 背面保护气罩保护效果研究 |
| 第4章 全位置PAW焊缝成形工艺研究 |
| 4.1 全位置PAW焊缝成形规范区间 |
| 4.2 建立模型 |
| 4.3 焊接参数对焊缝成形的影响规律 |
| 4.3.1 焊接参数对焊缝正面熔宽的影响规律 |
| 4.3.2 焊接参数对焊缝背面熔宽的影响规律 |
| 4.3.3 焊接参数对焊缝正面余高的影响规律 |
| 4.3.4 焊接参数对焊缝背面余高的影响规律 |
| 4.4 焊接参数优化及验证 |
| 第5章 全位置PAW焊缝成形机理分析 |
| 5.1 各位置穿孔熔池受力分析 |
| 5.1.1 重力对全位置熔池的影响 |
| 5.1.2 穿孔熔池力学平衡判据 |
| 5.2 平衡判据中的作用力分析 |
| 5.2.1 X方向上作用力分析 |
| 5.2.2 Y方向上作用力分析 |
| 5.3 焊缝成形机理对焊接参数指导 |
| 第6章 TC4 全位置PAW焊接接头显微组织与力学性能分析 |
| 6.1 焊接接头的显微组织分析 |
| 6.1.1 焊接接头的宏观组织形貌 |
| 6.1.2 母材及焊接接头过渡区显微组织 |
| 6.1.3 焊接接头焊缝、热影响区X射线衍射分析 |
| 6.1.4 焊接接头焊缝区与热影响区显微组织 |
| 6.2 全位置焊缝的X射线探伤 |
| 6.3 焊接接头的力学性能分析 |
| 6.3.1 焊接接头拉伸与冲击性能 |
| 6.3.2 焊接接头显微硬度 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（4）铝合金变极性脉冲等离子弧穿孔焊接电源及工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 铝合金焊接研究现状 |
| 1.2.1 铝合金焊接方法研究 |
| 1.2.2 铝合金VPPA穿孔焊接研究现状 |
| 1.3 VPPA焊接电源的发展 |
| 1.3.1 VPPA焊接电源国内外研究现状 |
| 1.3.2 VPPA焊接电源的发展趋势 |
| 1.4 课题研究的主要内容 |
| 第二章 铝合金VPPA焊接工艺特性研究 |
| 2.1 等离子弧特性数值模拟分析 |
| 2.1.1 等离子弧数值模型的建立 |
| 2.1.2 焊接电流对等离子弧温度场和压力场分布的影响 |
| 2.1.3 离子气流量对等离子弧温度场和压力场分布的影响 |
| 2.1.4 钨极内缩量对等离子弧温度场和压力场分布的影响 |
| 2.2 穿孔熔池平衡控制策略 |
| 2.2.1 等离子弧稳定性控制 |
| 2.2.2 穿孔熔池受力分析 |
| 2.2.3 焊接热输入调控 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 P-VPPA焊接电源总体设计 |
| 3.1 P-VPPA焊接电源总体方案 |
| 3.1.1 焊接电源性能指标 |
| 3.1.2 焊接电源总体结构设计 |
| 3.2 主弧电源的总体设计与实现 |
| 3.2.1 主电路拓扑设计 |
| 3.2.2 输入电路设计与分析 |
| 3.2.3 初级逆变电路原理分析 |
| 3.2.4 主变压器设计与计算 |
| 3.2.5 次级逆变电路原理分析 |
| 3.2.6 元器件计算与选型 |
| 3.3 维弧电源总体设计 |
| 3.3.1 维弧电源性能指标 |
| 3.3.2 主电路拓扑设计与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 P-VPPA焊接电源的数字化实现 |
| 4.1 P-VPPA焊接电源控制系统总体方案 |
| 4.2 P-VPPA焊接电源控制系统硬件设计 |
| 4.2.1 ARM最小系统 |
| 4.2.2 功率管驱动电路 |
| 4.2.3 采样反馈电路 |
| 4.2.4 故障保护电路 |
| 4.3 P-VPPA焊接电源控制系统软件设计 |
| 4.3.1 控制程序模块化设计 |
| 4.3.2 P-VPPA焊接流程控制方案 |
| 4.3.3 P-VPPA焊接波形实现 |
| 4.3.4 自适应模糊PID控制策略 |
| 4.3.5 可视化人机系统通信设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铝合金P-VPPA焊接电源测试及工艺实验分析 |
| 5.1 铝合金机器人P-VPPA焊接实验平台 |
| 5.2 P-VPPA焊接电源性能测试 |
| 5.2.1 P-VPPA焊接电源样机 |
| 5.2.2 逆变电路驱动波形测试 |
| 5.2.3 电源输出波形测试 |
| 5.2.4 电源恒流外特性测试 |
| 5.3 等离子弧特性的研究 |
| 5.3.1 焊接电流对等离子弧的影响 |
| 5.3.2 离子气流量对等离子弧的影响 |
| 5.3.3 变极性频率对等离子弧的影响 |
| 5.3.4 钨极内缩量对等离子弧的影响 |
| 5.4 铝合金P-VPPA穿孔焊接工艺试验及分析 |
| 5.4.1 焊接电流对P-VPPA穿孔焊接焊缝成形的影响 |
| 5.4.2 离子气流量对P-VPPA穿孔焊接焊缝成形的影响 |
| 5.4.3 焊接速度对P-VPPA穿孔焊接焊缝成形的影响 |
| 5.4.4 送丝速度对P-VPPA穿孔焊接焊缝成形的影响 |
| 5.4.5 P-VPPA穿孔焊接与常规VPPA穿孔焊接接头组织对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）TA2钛合金管道仰焊位置PAW焊缝成形研究（论文提纲范文）
| 1 试验材料与方法 |
| 2 试验结果及讨论 |
| 2.1 钛合金仰焊位置PAW焊接成形特点 |
| 2.2 钛合金仰焊位置PAW熔池受力分析 |
| 2.3 焊接参数对仰焊位置PAW焊缝熔宽的影响 |
| 2.4 焊接参数对仰焊位置PAW焊缝背面余高的影响 |
| 3 结论 |
（6）基于多源信息融合的铝合金VPPAW成形预测和智能控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 VPPAW工艺概况 |
| 1.2 焊接过程多信息传感研究 |
| 1.2.1 电弧传感器 |
| 1.2.2 视觉传感器 |
| 1.2.3 声音传感器 |
| 1.2.4 其他传感器 |
| 1.2.5 多源信息融合 |
| 1.3 焊接过程焊缝成形控制研究 |
| 1.3.1 焊接过程建模方法 |
| 1.3.2 焊接过程控制方法 |
| 1.4 铝合金VPPAW过程焊缝成形控制研究 |
| 1.5 课题研究内容及意义 |
| 第二章 VPPAW过程多源信息采集及控制系统平台 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 变极性等离子弧焊接平台 |
| 2.3 焊接过程多信息传感系统 |
| 2.3.1 电信号传感系统 |
| 2.3.2 视觉信息采集系统 |
| 2.3.3 电弧声音传感系统 |
| 2.4 焊接过程控制系统 |
| 2.5 等离子焊接过程多传感信息采集处理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 VPPAW穿孔熔池图像处理及分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 正反面穿孔熔池图像采集及特征提取 |
| 3.2.1 正面熔池图像处理 |
| 3.2.2 背面小孔图像处理 |
| 3.2.3 双面熔池图像处理算法总结 |
| 3.3 穿孔熔池特征参数对焊接质量的影响 |
| 3.3.1 工艺试验参数 |
| 3.3.2 不同焊接电流对焊接质量的影响 |
| 3.3.3 不同气流量对焊接质量的影响 |
| 3.3.4 不同焊接速度对焊接质量的影响 |
| 3.4 背面小孔采集和动态行为分析 |
| 3.4.1 视觉系统的改进 |
| 3.4.2 背面小孔的获取和特征提取 |
| 3.4.3 背面小孔动态行为对焊接质量的影响 |
| 3.4.4 背面小孔动态行为的机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 VPPAW电弧声音信号处理及分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 VPPAW声音信号采集方法研究 |
| 4.2.1 声音信号采集工艺试验 |
| 4.2.2 最佳声音采集角度分析 |
| 4.3 VPPAW声音现象研究 |
| 4.3.1 焊接电弧力 |
| 4.3.2 等离子喷注体 |
| 4.3.3 双声源特性机理分析 |
| 4.4 VPPAW声音信号的特征提取 |
| 4.4.1 VPPAW声音信号时域分析 |
| 4.4.2 VPPAW声音信号频域分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于多源信息融合的VPPAW熔透分类和预测模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 特征降维技术 |
| 5.2.1 基于t-SNE算法的特征降维 |
| 5.2.2 基于t-SNE算法的在焊接过程的应用 |
| 5.3 VPPAW熔透分类模型的建立 |
| 5.3.1 深度信念网络算法 |
| 5.3.2 基于DBN的熔透分类模型 |
| 5.4 VPPAW熔透预测模型的建立 |
| 5.4.1 动态焊接实验设计 |
| 5.4.2 神经-模糊模型算法 |
| 5.4.3 基于PSO-ANFIS的熔透预测模型分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 VPPAW焊缝成形智能控制策略研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 VPPAW穿孔熔池动态辨识 |
| 6.2.1 实验激励信号的设计 |
| 6.2.2 SISO过程模型辨识 |
| 6.2.3 MISO过程模型辨识 |
| 6.2.4 VPPAW焊缝成形过程仿真 |
| 6.3 VPPAW熔透PID控制器设计 |
| 6.4 VPPAW熔透无模型自适应控制器设计 |
| 6.4.1 无模型自适应控制原理 |
| 6.4.2 VPPAW单输入单输出MFAC仿真 |
| 6.4.3 VPPAW多输入单输出MFAC仿真 |
| 6.5 VPPAW过程熔透控制实验 |
| 6.5.1 焊接工艺实验设计 |
| 6.5.2 恒规范工艺实验 |
| 6.5.3 焊缝成形单变量PID控制实验 |
| 6.5.4 焊缝成形双变量智能控制实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 博士学位论文创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表及待发表的论文 |
| 致谢 |
（7）高强铝合金光纤激光切焊一体化关键技术与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 切焊一体化技术研究进展 |
| 1.3 铝合金的特点 |
| 1.4 铝合金激光切割研究进展 |
| 1.5 铝合金激光焊接研究进展 |
| 1.6 铝合金三维焊接研究 |
| 1.7 本课题的研究意义及主要研究内容 |
| 2 试验设备和方法 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 工艺参数对激光切缝特征及前沿温度的影响规律 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 铝合金激光切割工艺特性 |
| 3.3 切缝表面形貌形成机理 |
| 3.4 切缝前沿温度Tce和切面形貌的对应关系 |
| 3.5 铝合金激光切割切缝前沿温度机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 切缝特征对铝合金复合焊缝质量的影响规律 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 切缝类型及特征 |
| 4.3 切缝特征对焊缝形貌的影响规律 |
| 4.4 切缝特征对焊缝气孔率的影响规律 |
| 4.5 切缝特征对焊缝组织及性能的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 铝合金三维激光-电弧复合焊接工艺与机理研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 试验方法和相关定义 |
| 5.3 三维焊缝成形和过程稳定性 |
| 5.4 焊接方位对焊缝气孔率的影响 |
| 5.5 三维焊缝组织特征 |
| 5.6 三维焊缝拉伸性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 铝合金激光切焊一体化工艺验证 |
| 6.1 切焊一体化应用平台 |
| 6.2 火箭箭体燃料贮箱箱底激光切焊一体化 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 I攻读博士学位期间撰写的论文和获得的专利 |
（8）船用不锈钢穿孔等离子焊接工艺特性及焊缝成形机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文背景 |
| 1.2 等离子弧焊接技术概述 |
| 1.2.1 等离子弧焊接的原理 |
| 1.2.2 等离子弧焊接的分类 |
| 1.3 等离子弧焊接国内外的发展现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验条件与试验方法 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 焊接前处理 |
| 2.3.2 试验过程 |
| 2.3.3 工艺规范的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 试验结果及分析 |
| 3.1 正交试验介绍 |
| 3.2 焊缝的照片与参数 |
| 3.3 金相试样的制备 |
| 3.4 金相试验的照片与参数 |
| 3.5 正交试验极差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 船用厚板等离子弧焊立焊焊缝成型机理 |
| 4.1 实验原理 |
| 4.2 立焊焊缝熔池形状 |
| 4.3 立焊穿孔熔池受力及成形规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 等离子弧立焊焊缝连续稳定建立的条件 |
| 5.1 焊接穿孔稳定建立的条件 |
| 5.2 焊接小孔稳定建立的条件 |
| 5.3 焊接工艺参数对小孔建立的影响。 |
| 5.3.1 焊接电流的影响 |
| 5.3.2 喷嘴到工件距离的影响 |
| 5.3.3 离子气流量的影响 |
| 5.3.4 钨极内缩度 |
| 5.3.5 焊接装配间隙对小孔建立过程的影响 |
| 5.3.6 焊接速度的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 焊缝组织及力学性能分析 |
| 6.1 焊缝的力学性能 |
| 6.2 焊缝形状分析 |
| 6.3 焊缝区微观材料 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）柔性变极性等离子弧特性及铝合金横焊穿孔熔池行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 横焊缺陷形成机理及控制措施 |
| 1.2.1 横焊缺陷形成机理 |
| 1.2.2 横向焊接的控制措施 |
| 1.3 等离子弧穿孔焊接的稳定性及控制方法 |
| 1.3.1 等离子弧穿孔焊接的稳定性 |
| 1.3.2 等离子弧穿孔焊接控制方法 |
| 1.4 等离子弧穿孔焊接数值模拟及熔池行为研究 |
| 1.4.1 不考虑穿孔自由表面变形的数值模拟 |
| 1.4.2 考虑穿孔自由表面变形的数值模拟 |
| 1.5 文献综述分析 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验方法与穿孔焊接数学模型 |
| 2.1 试验方法 |
| 2.1.1 试验设备与材料 |
| 2.1.2 试验研究方法 |
| 2.1.3 分析测试方法 |
| 2.2 穿孔焊接的数学模型 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 自由界面定位与热力耦合实现 |
| 2.2.4 初始条件与边界条件 |
| 2.2.5 材料热物理参数及取值 |
| 2.2.6 数值算法与计算流程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 常规变极性等离子弧穿孔横焊特性 |
| 3.1 常规变极性等离子弧穿孔横焊瓶颈 |
| 3.1.1 不同板厚穿孔横焊特点 |
| 3.1.2 穿孔横焊的焊接缺陷 |
| 3.1.3 穿孔横焊缝的不对称性 |
| 3.2 焊接参数对咬边缺陷的影响 |
| 3.2.1 焊接电流的影响 |
| 3.2.2 离子气流量的影响 |
| 3.2.3 焊接速度的影响 |
| 3.2.4 电弧长度的影响 |
| 3.3 横焊穿孔熔池动态行为观察 |
| 3.3.1 穿孔熔池的建立过程 |
| 3.3.2 稳定穿孔熔池内的金属流动 |
| 3.3.3 穿孔熔池的崩溃过程 |
| 3.4 初步控制措施及有效性检验 |
| 3.4.1 小规范+背面预热控制措施（6mm板） |
| 3.4.2 坡口设计控制措施（8mm板） |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 柔性变极性等离子弧特性及作用机理 |
| 4.1 柔性变极性等离子弧的科学依据 |
| 4.1.1 变极性等离子弧热、力特性分析 |
| 4.1.2 电弧形式改变与柔性电弧提出 |
| 4.2 柔性变极性等离子弧的作用效果 |
| 4.2.1 穿孔横焊缝成形的改善 |
| 4.2.2 横焊穿孔熔池稳定性的提高 |
| 4.3 柔性变极性等离子弧的电弧特性 |
| 4.3.1 电弧形态 |
| 4.3.2 电弧静特性 |
| 4.3.3 电弧压力分布 |
| 4.3.4 电弧能量密度分布 |
| 4.4 柔性电弧穿孔横焊的熔池行为 |
| 4.4.1 穿孔熔池的熔化特点 |
| 4.4.2 穿孔熔池金属流动行为 |
| 4.5 柔性变极性等离子弧的作用机理 |
| 4.5.1 穿孔熔池的受力分析 |
| 4.5.2 熔化金属的流动分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 柔性电弧热力模型与穿孔熔池模拟 |
| 5.1 柔性电弧的热源和力源模型 |
| 5.1.1 柔性电弧的热源模型 |
| 5.1.2 柔性电弧的力源模型 |
| 5.2 穿孔熔池形成过程数值模拟结果 |
| 5.2.1 穿孔熔池温度场和流场动态演变 |
| 5.2.2 穿孔熔池行为分析 |
| 5.2.3 电弧压力对穿孔熔池的影响 |
| 5.2.4 熔池内小孔三维形貌 |
| 5.3 穿孔熔池填充过程数值模拟结果 |
| 5.4 数值计算结果试验验证 |
| 5.5 横焊位置穿孔熔池填充判定条件 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 柔性电弧穿孔横焊工艺及接头组织性能 |
| 6.1 柔性变极性等离子弧穿孔横焊工艺 |
| 6.1.1 焊接工艺窗口与焊缝成形 |
| 6.1.2 横焊过程中的热循环曲线 |
| 6.1.3 横焊缝中气孔缺陷的消除 |
| 6.2 铝合金穿孔横焊接头的组织特征 |
| 6.3 铝合金穿孔横焊接头的力学性能 |
| 6.3.1 横焊接头的硬度分布 |
| 6.3.2 横焊接头的拉伸性能 |
| 6.3.3 横焊接头的断口形貌 |
| 6.4 横焊接头不对称性产生机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）2A14铝合金VPPA横焊工艺及熔池行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的与意义 |
| 1.2 横焊的研究现状 |
| 1.3 变极性等离子焊接的研究现状 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 实验条件及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 变极性等离子焊接系统 |
| 2.2.2 电弧压力测试装置 |
| 2.2.3 FLUENT 有限元分析软件介绍 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 铝合金焊前处理 |
| 2.3.2 电弧压力分布测试 |
| 2.3.3 分析测试方法 |
| 第3章 VPPAW 铝合金横焊工艺研究 |
| 3.1 不同焊接参数对焊缝成形的影响 |
| 3.1.1 焊接电流对焊缝成形的影响 |
| 3.1.2 焊接速度对焊缝成形的影响 |
| 3.1.3 离子气流量对焊缝成形的影响 |
| 3.1.4 弧长对焊缝成形的影响 |
| 3.2 8mm 铝合金板的焊接成形性及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 温度场及熔池流场数值模拟 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.1.1 控制方程 |
| 4.1.2 初始条件及边界条件 |
| 4.1.3 材料物性参数 |
| 4.2 热源及熔池流动受力分析 |
| 4.2.1 热源模型的建立 |
| 4.2.2 熔池受力分析 |
| 4.3 熔池数值模拟 |
| 4.3.1 熔池温度场模拟 |
| 4.3.2 熔池流场模拟 |
| 4.4 模型验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 横焊熔池控制措施 |
| 5.1 传统横焊成形控制措施 |
| 5.1.1 控制焊缝正反面热量 |
| 5.1.2 8mm 板开坡口 |
| 5.1.3 改变焊枪角度 |
| 5.1.4 改变焊丝种类及填丝位置 |
| 5.2 小孔熔池受力分析 |
| 5.3 弱等离子弧控制策略 |
| 5.3.1 弱弧焊缝成形 |
| 5.3.2 电弧形态观察 |
| 5.3.3 电弧力的分布 |
| 5.4 两种电弧对焊缝成形的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 焊接接头组织及力学性能分析 |
| 6.1 焊缝微观组织分析 |
| 6.1.1 焊缝热影响区微观组织 |
| 6.1.2 焊缝熔合区微观组织 |
| 6.1.3 焊缝组织分析 |
| 6.2 焊缝宏观性能分析 |
| 6.2.1 内部缺陷检测 |
| 6.2.2 拉伸性能测试 |
| 6.2.3 接头硬度测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探（论文参考文献）
- [1]厚板高强铝合金变极性等离子弧穿孔立焊熔池稳定性研究[D]. 白雪宇. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [2]铝合金高能束焊接及其复合焊接的研究现状[J]. 韩永全,孙振邦,杜茂华,洪海涛. 电焊机, 2020(09)
- [3]钛合金管道全位置等离子弧焊焊缝成形及组织性能研究[D]. 刘帛炎. 沈阳工业大学, 2019(08)
- [4]铝合金变极性脉冲等离子弧穿孔焊接电源及工艺研究[D]. 张福彪. 华南理工大学, 2019
- [5]TA2钛合金管道仰焊位置PAW焊缝成形研究[J]. 刘帛炎,郭春富,苗澍. 热加工工艺, 2019(05)
- [6]基于多源信息融合的铝合金VPPAW成形预测和智能控制研究[D]. 吴頔. 上海交通大学, 2018
- [7]高强铝合金光纤激光切焊一体化关键技术与机理研究[D]. 陈聪. 华中科技大学, 2017(03)
- [8]船用不锈钢穿孔等离子焊接工艺特性及焊缝成形机理研究[D]. 韩峰. 哈尔滨工程大学, 2017(06)
- [9]柔性变极性等离子弧特性及铝合金横焊穿孔熔池行为[D]. 张勤练. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [10]2A14铝合金VPPA横焊工艺及熔池行为研究[D]. 陈桂芳. 哈尔滨工业大学, 2013(03)