金属熔滴气动按需喷射特性试验研究

利用自行研制的气动式金属熔滴按需喷射系统进行了单颗熔滴的喷射特性试验研究,并采用动态压力采集系统和频闪拍摄系统测量了产生单颗熔滴时的坩埚腔内气压变化,记录了熔滴成形时刻和成形过程,揭示了气压对熔滴产生的影响规律:在每一次喷射中,产生熔滴的数目随着脉冲宽度的增加而增加;单颗熔滴的断裂时间受气压的影响;脉冲宽度在一定范围内改变可以使液体断裂形成单颗熔滴,当供给气压相对较低时,此脉冲宽度的取值范围较广;在喷射产生单颗熔滴的前提下,改变脉冲宽度将使腔内气压的峰值发生变化,但不能显著改变熔滴尺寸;熔滴飞行速度与腔内气压峰值成正比关系.     

面积阵列焊球快速制备技术与装置

为实现面积阵列封装中焊料凸点阵列的快速制备,提出了一种气动膜片活塞式熔融焊料微滴按需喷射装置.该装置利用微滴按需喷射技术对焊料液滴体积与沉积位置的高精度控制,实现直接植球功能.实验研究了装置各参数对液滴形成的影响,并通过单喷嘴按需逐点喷射直接在铜基板表面制作了5×7 Sn63 Pb37焊球阵列.此外,实验通过3×3阵列孔喷嘴并行喷射在硅基板上制作了3×3焊料凸点阵列.结果表明:气动膜片活塞式微滴喷射装置能实现大小均匀、尺寸和定位精度可控的焊球面积阵列的快速制备.     

熔滴喷射关键参数测控系统设计

熔滴喷射装置内的温度、气体压力及激振频率直接影响熔滴喷射质量。本文以LabVIEW为开发平台开发的熔滴喷射的关键参数测控系统,通过RS-232串口实现了计算机与传统仪器的信息传送;以DAQ卡PCL-818L为基础,完成了对过程变量的检测,并通过改进实际PID控制器和利用LabVIEW内嵌的PID控制工具包,实现了对温度的精确控制。     

焊条金属熔滴过渡形态及其工艺特性分析

本文运用高速摄影技术、波形分析等手段,就各种类型焊条金属熔滴过渡形态进行了研究,初步总结和归纳了焊条金属熔滴过渡的基本规律,并提出焊条金属熔滴过渡形态划分为粗熔滴短路过渡、“附壁”过渡、喷射过渡和爆炸过渡四种主要类型,较系统地观察和分析了各种过渡形态的特点及其内在联系。文中着重焊条金属熔滴过渡形态对焊条工艺性能影响较为突出的电弧稳定性和飞溅形式两个方面做了一些分析和探讨。为提高焊条综合工艺性能,还就合理过渡形态表明了看法。     

脉冲MIG焊熔滴过渡光谱信息的研究

采用焊接电弧光谱检测装置,对脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱信息进行了研究,结果表明,电弧光谱信息可以很好地反映脉冲MIG焊的熔滴过渡;发现了多种熔滴过渡的光谱信息模式,这些模式可反映1峰0基、1峰1基等各种形式的熔滴过渡,特别是可以对脉冲峰值期间的多滴喷射过渡作出清晰的反映;信号波形的脉动幅值大,脉宽较宽,抗干扰能力强,容易识别,信号品质优越。这些结果为脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱实时控制奠定了良好基础,为脉冲MIG焊的控制开辟了一条新途径。     

喷射沉积Si-Al合金的数值模拟结果与分析

采用热辐射修正，模拟了喷射沉积Si-Al合金的凝固过程，研究了熔滴的速度、热交换作用系数、温度、熔滴冷却速度及固相分数与沉积距离的关系，讨论了辐射相修正前后熔滴的温度和固相分数的变化以及雾化压力和沉积距离对固相分数的影响．     

压电微滴喷射装置的设计

基于微滴喷射的快速制造技术是快速成形发展的重要方向之一,压电微滴喷射装置是其核心技术。该文建立了典型的压电微滴喷射装置模型,通过对腔体内部流体运动的简化,推导出形成微滴喷射的两个数学判据。在此基础上,提出了压电驱动器和腔体结构的设计方法,包括压电驱动器形式和材料的选择,压电驱动器变形量和工作频率的计算,研究了电源参数对喷射效果的影响。根据此方法设计的压电微滴喷射装置能实现黏度范围在0～100mPa.s内流体的可控离散喷射,喷射频率为0.4～1kHz,喷孔直径最小为0.08mm。     

碳在焊条金属熔滴过渡过程中的作用的探讨

本文以实验为基础,阐述碳在焊条金属熔滴过渡过程中的重要作用,指出,碳的加入往往使熔滴破碎,造成熔滴的喷射过渡和爆炸过渡,碳的加入方式不同,对熔滴过渡过程的影响程度也不同,通过焊丝和铁合金过渡碳时,对熔滴过渡形态的影响最大;熔渣的氧化性影响到碳在熔滴过渡过程中的作用的发挥程度。加入大量石墨的强还原性药皮,往往使熔滴粗化。在研制某些焊条时,运用碳在焊接时对熔滴过渡形态影响的规律,细化熔滴,改善其过渡形态,或是抑制碳的氧化,以减少飞溅,提高焊条的工艺水平。     

多层喷射沉积耐热铝合金管坯热流分析(Ⅰ)--雾化过程热流分析

建立了多层喷射沉积制备管坯的雾化过程热流模型，并对耐热铝合金熔滴在雾化飞行过程中与雾化气流的动能和热能交换进行了计算和分析．计算结果表明：①小直径熔滴在飞行过程中的平均冷却速度较大，其凝固可以在较短时间内完成；②不同直径熔滴飞行过程中的平均冷却速度均随飞行距离的增加而减小；③在0～0．2m的雾化距离内，直径为10～220μm的耐热铝合金熔滴平均冷却速度可以达到10^4K／s以上．     

焊接电弧中电磁力的分析

在电焊过程中,焊接电弧中产生的电磁力对焊缝的熔深,熔池的搅拌,熔滴过渡以及焊缝成形等都有直接影响。本文分析了电弧中电磁力对焊接过程中熔滴过渡的影响,并且讨论了:(1) 圆柱形固态焊条内电磁力;(2) 球形液态熔滴内电磁力在几种情况下对熔滴向熔池过渡的影响;(3) 圆台体气态电弧内电磁压力的作用。     

基于液滴分析技术检测水中的溶解氧及盐度

为使液滴分析技术定性识别液体时能定量给出主要的水质指标,将光纤溶解氧传感器引入液滴分析技术,利用荧光淬灭原理检测溶解氧含量;同时,利用盐度与液滴指纹图的关系建立拟合方程,检测盐度.将溶解氧探头放入盛水的烧杯中与液滴结构中进行对比实验,两者最大相差0.37%,说明在液滴结构中检测溶解氧具有可行性;对不同盐度的溶液进行实验,结果表明随着盐度的增加光纤电压值增大,建立了盐度的拟合方程;通过检验发现式（2）效果较好,最大误差为5.5%.     

氧质量分数对于镁蒸气铁水脱硫的影响

针对传统喷吹颗粒镁脱硫存在的镁利用率较低等问题，采用底吹镁蒸气进行铁水脱硫，旨在优化铁水脱硫的动力学条件，提高铁水脱硫过程中镁的利用率.对不同氧质量分数下硫的平衡质量分数进行了热力学计算，通过实验研究了氧质量分数对于铁水脱硫过程的动力学影响.结果表明:铁水中氧质量分数的降低有助于促进镁蒸气脱硫反应的进行，当氧质量分数为62×10^-6时，镁利用率可达78%，脱硫率可达82%.脱硫反应传质系数为0.0122m/s.     

CO_2保护碱性药芯焊丝熔滴过渡及影响因素

研究了CO2 保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式和焊接工艺参数、药芯粉成分对熔滴过渡形式的影响 .结果表明 ,CO2 保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式可分为短路过渡、粗滴排斥过渡和细颗粒过渡 .药芯焊丝熔化时存在液态渣柱 ,影响熔滴的短路过渡和粗滴排斥过渡 .随焊接电流、电压的增加 ,熔滴从短路过渡逐渐转变成粗滴排斥过渡 ,最后变成细颗粒过渡 .随药芯粉中氟硅酸钠的增加或萤石的减少 ,熔滴的平均直径减小 ,过渡频率增加 .硅铁、锰铁和铝镁合金均能降低熔滴中氧的含量 ,使熔滴粗化和过渡频率降低 .     

CO2保护碱性药芯焊丝熔滴过渡及影响因素

研究了CO2保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式和焊接工艺参数、药芯粉成分对熔滴过渡形式的影响。结果表明,CO2保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式可分为短路过渡、粗滴排斥过渡和细颗粒过渡。药芯焊丝熔化时存在液态渣柱,影响熔滴的短路过渡和粗滴排斥过渡。随焊接电流、电压的增加,熔滴从短路过渡逐渐转变成粗滴排斥过渡,最后变成细颗粒过渡。随药芯粉中氟硅酸钠的增加或萤石的减少,熔滴的平均直径减小,过渡频率增加。硅铁、锰铁和铝镁合金均能降低熔滴中氧的含量,使熔滴粗化和过渡频率降低。     

基于移相控制的软开关臭氧电源

研究了一种基于直流母线开关和谐振电容实现所有开关器件软开关的新型高效臭氧发生电源,分析了电路半周期的6个工作模态,得到了软开关实现的时序控制条件.采用IGBT模块作为电源开关,使用TMS320F28335作为控制器,设计了一台160g/h规格的臭氧发生器样机.该样机中,通过PSPWM移相调功实现臭氧产量调节,采用臭氧发生管端电压的PI闭环控制和软件锁相负载频率自动跟踪技术保障负载工作在准谐振状态.电源长期运行稳定可靠,运行测试波形与理论分析及仿真相当吻合,具有较大的实用价值.     

高频调幅交变电磁场金属液滴悬浮振荡的 3 维数值模拟

采用有限元方法模拟高频调幅交变电磁场以及液滴内流体流动, 金属液滴自由界面的追踪采用任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler, ALE)方法. 数值模拟得到了高频调幅交变电磁场、金属液滴内部液体流动和液滴表面形变的动态行为. 数值结果表明: 在高频调幅交变电磁场中, 金属液滴所受洛伦兹力集中在液滴内部近表面区域, 液滴受近似表面力的洛伦兹力激励; 在表面张力和重力的共同作用下呈周期性振荡, 液滴的振荡幅度起伏变化, 具备参数振荡特征. 对液滴振荡的频谱分析结果显示, 液滴振荡的主频和高频调幅交变电磁场的调制波频率相同, 在其倍频处也会出现较大峰值, 液滴振荡的频谱特征与高频调幅交变电磁场中金属液滴所受洛伦兹力的频率特性吻合.     

独立运行的双馈异步轴带发电机矢量控制系统

为了更好地利用船舶轴带发电机这种有效的节能方式,该文对双馈异步轴带发电机独立运行时的恒频供电技术展开了研究。在建立了变速恒频双馈异步轴带发电机系统的数学模型的基础上,提出了一种系统独立运行时的双馈发电机定子磁链定向的矢量控制方法,控制发电机在维持输出电压恒定的同时满足系统负载的需要,并在以TM S320F 2812为控制器的实验平台上进行了相关的实验。实验结果表明,该系统具有良好的动静态性能,在负载和转速变化时能够输出恒定的电压和频率。     

智能PID控制器在船舶发电机电压控制中的应用

解决船舶发电机在负荷突变尤其是大负荷突变时能够稳定发电机端电压是控制系统需要解决的基本问题.为此提出和使用一种新型智能PID控制系统,其中PID控制器由三层前馈神经网络组成.利用神经网络的自学习能力,PID控制器的参数能够根据系统动态特性通过神经网络权系数进行自行调整,其特点是结构简单、工作稳定.仿真结果表明,该智能PID控制器比传统的PID控制器具有对扰动响应速度快和具有更好的控制效果和更好的鲁棒性,能更好地稳定船舶发电机端电压.该智能PID控制器已用于船舶发电机控制系统中,并取得满意的效果.     

Research on droplet formation and dripping behavior during the electroslag remelting process

A better understanding of droplet formation and dripping behavior would be useful in the efficient removal of impurity elements and nonmetallic inclusions from liquid metals. In the present work, we developed a transparent experimental apparatus to study the mechanisms of droplet formation and the effects of filling ratio on droplet behavior during the electroslag remelting (ESR) process. A high-speed camera was used to clearly observe, at small time scales, the droplet formation and dripping phenomenon at the slag/metal interface during a stable ESR process. The results illustrate that a two-stage process for droplet formation and dripping occurs during the ESR process and that the droplet diameter exhibits a parabolic distribution with increasing filling ratio because of the different shape and thermal state of the electrode tip. This work also confirms that a relatively large filling ratio reduces electricity consumption and improves ingot quality.