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双丝埋弧焊电磁搅拌励磁电源研制及磁头设计

作　者: 陈章
导　师: 常云龙
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电磁搅拌 双丝埋弧焊 励磁电源 磁头
分类号: TG445
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


埋弧焊工艺以其诸多优点广泛应用在大型零部件的制造过程中,为了不断提高埋弧焊接效率,双丝埋弧焊开始得到了广泛应用。随着工程技术水平的不断提高,人们在埋弧焊接过程中引入磁场,利用磁场来改善埋弧焊焊缝组织,改善一次结晶,细化晶粒,提高焊接质量。本文首次研究了磁场对双丝埋弧焊焊缝成形及微观组织的影响,研制了一台电磁搅拌励磁电源。励磁电源采用全桥逆变技术,设计相应的控制电路和驱动电路,选用SG3525A和SG3526作为脉宽调制的核心元件,同时设计了相应的保护电路、反馈电路以及峰值检测电路。励磁电源可以输出直流波形和间歇交变方波两种波形电流,同时电源可以连续稳定工作,满足了电磁搅拌试验需求。课题还设计制造了电磁搅拌双丝埋弧焊专用磁头,磁头采用螺线管式结构,制作简单,结构紧凑具有良好的散热性能,同时在磁芯的传导下,磁场可以有效的到达熔池,产生一定的搅拌效果。采用ANSYS分析软件对磁场分布进行了模拟仿真,模拟了磁芯和母材对磁场分布的影响结果,磁芯可以将磁场有效的导入焊缝熔池中。研制的励磁电源和磁头进行了安装调试,对D36钢进行电磁搅拌双丝埋弧焊试验,研究了不同磁场条件下磁场对焊缝熔宽、焊缝宏观形貌以及焊缝金相组织的影响规律。通过系列试验可以得出,双丝埋弧焊进行电磁搅拌之后,焊缝形貌产生了很大的变化,在一定的磁场参数下,熔宽变小,熔宽由原来的28mm下降到22mm,同时还减小了熔深,使余高增大；电磁搅拌可以改善双丝埋弧焊焊缝组织,提高了焊缝的韧性和强度,同时细化了焊缝晶粒,焊缝组织晶粒测量值由原来的39.8μm下降到了27.2μm。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-25
  1.1 选题背景与意义  11-12
  1.2 课题的发展现状  12-23
    1.2.1 埋弧焊的发展现状  12-16
    1.2.2 双丝埋弧焊的发展现状  16-20
    1.2.3 磁场在焊接技术中的应用  20-22
    1.2.4 电磁搅拌技术在双丝埋弧焊中的应用  22-23
  1.3 本课题的主要研究内容  23-25
    1.3.1 本课题的研究内容  23
    1.3.3 本课题拟采用的研究手段  23-25
第二章 励磁电源的设计  25-40
  2.1 励磁电源的总体设计  25-26
  2.2 主电路选择与设计  26
  2.3 主电路主要电子元件的选择  26-31
  2.4 一次控制电路的设计  31-34
  2.5 二次控制电路的设计  34-38
    2.5.1 脉冲方波发生电路  34-36
    2.5.2 分频电路  36-37
    2.5.3 峰值检测电路  37-38
  2.6 励磁电源整体调试  38-39
  2.7 励磁电源的指标参数  39-40
第三章 电磁搅拌磁头的设计  40-51
  3.1 长方体磁头设计  41-48
    3.1.1 磁头参数的选择  41-46
    3.1.2 磁芯设计及材料的选择  46-47
    3.1.3 搅拌磁头的构造  47-48
  3.2 内置同轴磁头的设计  48-51
    3.2.1 磁头参数的选择  49
    3.2.2 磁芯材料的选择与设计  49-50
    3.2.3 磁头构造  50-51
第四章 磁场分布测量及数值模拟  51-61
  4.1 磁场测量装置的设计制造  51-53
  4.2 磁场测量结果及分析  53-56
    4.2.1 磁芯位置对磁场分布的影响  54-56
    4.2.2 焊接工件对磁场分布的影响  56
  4.3 磁场分布的数值模拟研究  56-61
    4.3.1 无磁芯时的磁场分布模拟  57-58
    4.3.2 有磁芯时的磁场分布模拟  58-60
    4.3.3 模拟结果简析  60-61
第五章 电磁搅拌双丝埋弧焊试验  61-74
  5.1 试验准备  61-63
    5.1.1 试验材料  61-62
    5.1.2 试验参数  62-63
  5.2 试验方法  63-64
  5.3 试验结果及分析  64-70
    5.3.1 外加磁场对焊缝外观的影响  64-66
    5.3.2 外加磁场对焊缝熔宽的影响  66-70
  5.4 外加纵向磁场对焊缝宏观形貌的影响  70-71
  5.5 外加纵向磁场对焊缝微观组织的影响  71-74
第六章 结论  74-75
参考文献  75-78
在学研究成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 埋弧焊（焊剂层下焊）
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