焊条溶滴短路过渡特性的研究

本文利用双画面象声电同步激光高速摄影技术和电脑式电弧分析仪等先进测试手段,系统地研究了焊条药皮组成和焊接规范对短路过渡特征参数的影响规律及短路过渡的控制环节。提出焊条熔滴短路过渡可分为熔滴与熔池的接触、液桥金属向熔池的过渡及液桥颈缩断开三个环节;而熔滴表面张力、尺寸大小、气体析出量以及电磁力即短路电流等因素对这三个环节起控制作用。     

影响焊条熔滴过渡力学因素的研究

本文通过测定试验焊条的电弧力、熔滴表面张力和过渡熔滴的统计尺寸及重量,借助双画面电声象同步激光高速摄影和X光高速摄影观察了熔滴过渡形态,测量了熔滴振荡参数。在这些实验结果基础上,从力学角度对影响焊条熔滴自由过渡的主要因素作了数量方面的和综合性的研究。     

手工焊过渡熔滴尺寸的试验研究

本文推荐一种测定过渡熔滴尺寸的方法,即62年英国电弧物理会议上石崎敬三提出的d_(50)法。这种方法可以较准确地定量测定过渡熔滴尺寸,再现性很好,方根差为0.059,误差系数为2.1％。本文就此方法做的一些验证性试验研究,结论如下: Ⅰ、d_(50)法把统计理论应用于随机量的测定,具有较科学的理论基础,实验证明它可以对各种影响熔滴尺寸的因素进行定量评定,因而不失作为一般焊条厂测定过渡熔滴尺寸的有效手段。 Ⅱ、焊条与碳棒之间夹角越大,熔滴尺寸越大。 Ⅲ、电流强度增大,熔滴尺寸是减小的,只是由于药皮类型不同,减小的趋势不同而已。 Ⅳ、极性对过渡熔滴尺寸亦有影响,通常正极性施焊要比反极性施焊时熔滴尺寸大。但变化趋势相同。 Ⅴ、能增加电弧析出的气体量或减小表面张力及界面张力的成份均能使过渡熔滴尺寸减小,如大理石、长石等。 上述试验研究表明:用d_(50)这个量来评定过渡熔滴尺寸是较为合理的,因为这个尺寸的熔滴也是出现频率最高的。因而适合没有特殊手段的工厂作为评定过渡熔滴尺寸大小的方法。     

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。     

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。     

碱性焊条非爆炸短路过渡工艺特性的研究

本文通过高速摄影,同步波形及熔滴表面张力测试等工艺试验手段,研究和分析了非爆炸短路过渡的形态特征及工艺特性,初步探讨了形成这种过渡形态的基本条件。试验表明,非爆炸短路过渡过程周期短、短路时间短、燃弧时间长,不易发生爆炸且焊条效率高,是碱性焊条的一种理想过渡形式。     

短路过渡熔滴上的动态力平衡及其稳定性分析

通过分析短路过渡燃弧期液态熔滴上所受表面张力、电磁力、重力的轴向分力变化,从理论上研究短路过渡过程中燃弧期液态熔滴所受力的动态平衡问题,并进一步讨论其对短路过渡稳定性的影响.结果表明:在熔滴增大过程中,熔滴所受轴向合力的支撑作用由大变小,而脱离作用不断增加;随着弧根的上移支撑作用减小,脱离作用加剧;随着燃弧期焊接电流减小,液态熔滴所受电磁力的轴向支撑作用削弱.     

不锈钢焊条熔滴过渡形态及工艺稳定性的研究

本文从基本理论研究入手,应用高速摄影、示波器、焊芯测温和搜集金属熔滴等多种测试技术,对国内外典型不锈钢焊条所涉及的金属熔滴过渡某些电弧物理特性做了一些探讨。论证了工艺稳定性的几个主要指标,为揭示不锈钢焊条渣系和配方设计不同时,冶金反应、金属熔滴过渡的电弧物理现象的特殊规律性提供了依据。试验表明,研制成功的高效新型渣系不锈钢焊条,其主要技术指标已达到瑞典P_5(绿)焊条水平。     

GMAW熔滴过渡高速摄像系统与熔滴边缘提取

为直观监测GMAW焊接熔滴过渡形式和熔滴大小,建立了熔滴过渡高速摄像系统。详述了背光光源选择、光路设计以及摄像装置调试等内容,并以高速摄像拍摄的熔滴过渡视频截图为基础,运用CANNY图像处理算法,结合局部属性函数,通过MATLAB软件编程实现对熔滴的边缘轮廓提取,并对提取的熔滴轮廓特征值进行标记,获得了熔滴尺寸特征的精确信息,其结论对GMAW焊接熔滴实际尺寸的精确计算和进一步熔滴过渡精确控制奠定了基础。     

钛型不锈钢焊条渣壁过渡形成条件的探讨

渣壁过渡是焊条金属熔滴理想的过渡形态。本文探讨了形成渣壁过渡的两个基本条件,并提出了钛型不锈钢焊条药皮成分,焊条外径影响熔滴过渡形态的关系图,以判断此类不锈钢焊条熔滴过渡形态,并指导其配方设计。     

液体黏度和表面张力对雾化颗粒粒径的影响

针对工业技术中的液体雾化过程,探讨了液体自身的物理性质如黏性力、表面张力等对雾化效果的影响情况.采用二流外混式雾化器对N46机械油与150号齿轮油等不同黏度的液体及不同表面张力的液体进行实验,采用CLY-2003型激光粒度仪测量雾化后的粒径及其分布情况.测试结果表明,黏度和表面张力都是阻碍表面波振幅增大的因素,在相同的雾化压力下,黏度和表面张力大的液体雾化颗粒粒径相对较大,即雾化效果相对较差.     

脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析

本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关.     

石油磺酸盐对玻璃纤维聚结脱水性能的影响

目前,关于纤维表面水滴聚结与脱落过程的研究多为定性分析,缺乏相关实验数据,并且各种因素对纤维聚结脱水效果的影响并不清晰。针对以上问题,搭建了一套可视化微流道实验系统;在航空煤油-水体系中加入表面活性剂石油磺酸盐,制备了两种不同界面张力的乳状液;利用建立的实验系统观测在不同界面张力下纤维表面水滴的聚结与脱落过程,并讨论了影响水滴聚结与脱落的主要因素。结果表明：在18 mN/m的界面张力下,最大水滴粒径在前3 min增长较快,在3 min后增长较为缓慢;在8 mN/m的界面张力下,在前6 min最大水滴粒径的增长趋势较为平缓,6 min后最大水滴粒径几乎不再增长,并且在聚结初始阶段水滴呈单侧分布;水滴单位面积的表面活性剂分子数存在饱和值,当达到饱和值时,水滴被表面活性剂分子完全包围,很难与其他水滴发生聚结行为;在18 mN/m的界面张力下,流场流速是引起水滴断裂脱落的主要原因;在8 mN/m的界面张力下,水滴的断裂脱落不仅受流场流速的影响,而且还与表面活性剂的含量有关。     

石油磺酸盐对玻璃纤维聚结脱水性能的影响

目前,关于纤维表面水滴聚结与脱落过程的研究多为定性分析,缺乏相关实验数据,并且各种因素对纤维聚结脱水效果的影响并不清晰。针对以上问题,搭建了一套可视化微流道实验系统;在航空煤油-水体系中加入表面活性剂石油磺酸盐,制备了两种不同界面张力的乳状液;利用建立的实验系统观测在不同界面张力下纤维表面水滴的聚结与脱落过程,并讨论了影响水滴聚结与脱落的主要因素。结果表明：在18 mN/m的界面张力下,最大水滴粒径在前3 min增长较快,在3 min后增长较为缓慢;在8 mN/m的界面张力下,在前6 min最大水滴粒径的增长趋势较为平缓,6 min后最大水滴粒径几乎不再增长,并且在聚结初始阶段水滴呈单侧分布;水滴单位面积的表面活性剂分子数存在饱和值,当达到饱和值时,水滴被表面活性剂分子完全包围,很难与其他水滴发生聚结行为;在18 mN/m的界面张力下,流场流速是引起水滴断裂脱落的主要原因;在8 mN/m的界面张力下,水滴的断裂脱落不仅受流场流速的影响,而且还与表面活性剂的含量有关。     

液滴撞击固体表面过程的实验研究

对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明：随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小;液滴的能量在黏性中的耗散主要发生在撞击的初始阶段,随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的减小、或撞击速度的增大,黏性耗散的速率均增加。本文得到的关于液滴雷诺数和韦伯数的关联式可用于预测液滴的最大铺展直径和最大铺展面积。     

用电子天平测定液体表面张力系数结果的分析

用电子天平测量金属环从水中拉出过程表面张力的变化,对测量结果进行分析修正,明确了用电子天平拉脱法测定表面张力系数的正确计算公式.     

Physical and numerical modelling of biomimetic approaches of natural hydrophobic surfaces

Physical and numerical models of the hydrophobic and self-cleaning characteristics of an object surface are developed, and a micro/meso scope numerical approach and simulation based on the lattice Boltzmann method (LBM) is achieved. The modelling focuses on surface tension dominated behaviour of water droplets in air spreading on hydrophilic surface with hydrophobic strips of different sizes and contact angles under different physical and interfacial conditions. Applying the LBM model, the droplets behaviours on heterogeneous partial wetting surfaces are studied and simulated. In the simulations, the interactions between the fluid-fluid interface and the partial wetting wall are typically considered; the phenomena of droplets spreading and breaking up, as well as the effect of hydrophobic strips on the surface wettability or self-cleaning characteristics are simulated and studied. Supported by the UK Engineering Physical Science Research Council (EPSRC) under EP/D500125/1 and International Cooperation Key Project of Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2005DFA00805)     

球形液滴法测液体的表面张力系数

利用液体表面张力系数与液滴半径及液体附加压强成比例的关系,通过螺旋式微量调旭器,控制凸出液体球的半径大小,测量丫不同半径液滴球的附加压强与液体表面张力系数,该装置还增加了温度传感器和』Jll热器,可以在密闭窄内测量不同温度下液体的表面张力系数,避免了外界环境的干扰,提高了实验精度．     

Surface tension of molten Al-Si alloy at temperatures ranging from 923 to 1123 K

The surface tension of molten AlSi20 alloy has been measured by using the sessile drop method at 923-1123 K under argon atmosphere in both heating-up and cooling processes. The result shows that the surface tension of this alloy decreases as long as temperature increases. The results of surface tension and contact angles in heating-up process have differences from those obtained in cooling process, because the metal microstructures have some changes at different temperatures based on the metal genetic theory. The surface tension of molten AISi20 alloy and that of molten pure aluminum have been compared as well, and the temperature coefficient of AlSi20 alloy is slightly lower than that of AI. The result has been analyzed by the linear scanning analysis with ESEM. The concentration of silicon in most region of the bulk is lower than that of the surface and the addition of Si to pure AI decreases the surface tension of molten pure Al.     

零维液态金属快速凝固过程的热力学和动力学

分析了零维液态金属快速凝固过程中的热流规律,计算了零维数滴在真空条件下的冷却速度,并建立了零维液滴单晶形核的过冷度方程,结果表明,零维液滴的凝固过程由形核前所达到的过冷和系统向环境 散热共同控制,零维液滴在真空条件下的冷却速度在１０＾５～１０＾８Ｋ／ｓ之间。