智能焊接用药芯焊丝CO2焊焊缝成形规律研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

社会的进步依赖于科技的发展,自20世纪早期提出焊接技术以来,现其已广泛应用于汽车、石油化工、桥梁、船舶、航空航天等金属及非金属领域[16],在工业生产中发挥着不可替代的作用。但随着工业4.0的提出,传统的手工焊已难以满足未来发展高质量、高精度、数字化的需求,智能焊接方是未来焊接领域的主力军,有着很大的发展空间。

焊缝成形规律的研究是实现智能焊接的基础,而药芯焊丝CO2智能焊接焊缝成形规律又是其中应用非常广的一个方面。该研究旨在运用统计学原理,建立数学模型[1-2,5],利用计算机处理软件,定量地分析焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝干伸长等工艺参数对焊缝成形规律的影响,从而进行焊接参数的优化和焊缝成形尺寸的预测,该研究结果可为药芯焊丝CO2智能焊接提供基础性焊接参数支持。

关于药芯焊丝CO2气体保护焊的焊缝成形规律的研究,目前国内外已有一些先例。Syarul Asraf Mahamata,等[3]研究了焊接电流、速度、电弧电压等变量对熔深、显微组织和硬度的影响,但实验数据较少,且焊缝成形方面只对熔深做了定性分析;郑泽培[18]建立了水下湿法焊接焊缝的熔宽和余高响应曲面模型,分析焊接电流、电压和水深及其相互之间的交互作用对焊缝成形尺寸的影响;朱志明,等[8]研究了低气压对自保护药芯焊丝焊缝成形的影响;P.K. Palani,等[1]对奥氏体不锈钢的成形规律进行了研究,评估了熔覆参数,如焊接电流、焊接速度和喷嘴到板距离对焊缝几何形状的影响,建立了预扩散方程,达到了控制焊缝几何形状的目的;Syarul Asraf Mohamata等[3]采用机器人焊接技术,通过调节焊接电流、速度、焊接电压等变量,研究和测量了FCAW工艺对所有式样的渗透、组织和硬度的影响,得到焊接电流的增大会影响熔深的增大。而另一方面,黄志红,等[5]从工艺及经济等层面分析了药芯焊丝CO2气体保护焊可行性;鲍升凯,等[19]研究了焊接材料对焊接烟尘形成的影响,分别综述了焊丝和保护气体成分对焊接发尘率的影响、焊接烟尘微观形貌特征和成分以及焊接烟尘的形成过程,对解决焊接烟尘问题有很大帮助。

据统计,发达国家中,电焊工人占据着所有社会劳动力的2%左右,在全世界范围内从事电焊工作的人员有将近三百万人,这些还仅仅是与企业挂钩的电焊工,如果算上未正式记录的,这个数字会更大。[20]焊接技术应用如此之广,必然会产生与此相关的一些问题。

(1)社会问题。焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一,FCAW的智能化研究可以促进社会的进步,提高生产力水平;

(2)健康问题。

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