非对称角接结构是两板厚度不同的特殊T型钢角接结构,该结构在工业等领域应用非常广泛。在焊接过程中,非对称角接板因两板厚度不同而使得热量分配不均,按对称焊缝结构的焊接方法进行施焊难以达到焊接要求。打底焊可以防止角变形或在自动焊时发生烧穿。在带单边V型坡口的厚板对接时,打底焊是必不可少的环节,使得其作用显得尤为重要。此外,因非对称角接结构的热量分配不均使得打底焊很难实现。为解决非对称角接结构打底焊难焊的问题,本文提出了通过改变焊枪角度以实现能量分配,进而获得良好的熔透成形。首先,本文运用有限元分析软件COMSOL,以中厚板非对称角接结构焊接温度场为研究对象,分别研究在焊枪角度为30°、45°及60°时焊缝的熔透情况。模拟分析之前,先建立非对称结构角焊的几何模型,并根据焊接的实际情况,划分不同密度的网格。选取广义双椭球热源作为移动焊接热源并由此建立温度场模型,从而得出温度场的分布规律。采用不同焊接电流和不同焊枪角度的焊接方法,分析熔池成形规律,得到在焊接电流为150A、焊枪角度为45°时焊缝熔透效果最好。其次,建立了基于CCD相机非对称角焊的试验检测平台,拍摄得到在不同焊接工艺、不同焊接电流及不同焊枪角度下的熔池图像,进而对图像进行处理,以获得熔池边缘信息。首先,分别检测MIG焊和TIG焊条件下的熔池形态。分析焊接过程中拍摄的熔池图像,得到不同焊接工艺下的焊接环境变化、熔池流动情况,从而对焊接质量进行分析。结合温度场模拟结果,分析焊接拍摄的图形,从而验证理论分析。最后,根据红外热像仪的测温原理,对非对称角接结构的温度场进行研究,以获得熔池背部温度信息,来验证数值模拟的正确性。采用非制冷焦面红外热像仪,测量了 Q235钢钨极氩弧焊的焊接温度场,并利用数值模拟方法弥补了强弧光干扰的温度场缺失,得到了整体焊接温度场。借助红外热像仪对不同焊接工艺、不同焊接电流及不同焊枪角度下的温度场进行采集和分析,得到了非对称结构件的热量传递过程和表面温度的变化过程,研究了不同条件下对非对称结构件的温度场的影响。通过拍摄得到的热像图,分析不同等温线的范围及熔池所在区域;由熔池区域的大小可以分析出熔池的熔宽等信息。将拍摄得到的热像图与数值模拟温度场进行对比,以验证数值模拟的正确性。