面向喷涂技术的等离子射流特性研究

结合纹影成像等测试技术和数值模拟技术，考察、记录和分析等离子喷涂过程中的现象与数据，揭示等离子射流动力学和热物理特性，研究上述特性对涂层质量的影响规律．结果表明，冷空气强烈卷入，导致射流温度、速度、浓度沿射流轴向和径向衰减很快，有必要采取附加保护喷嘴等措施，减缓空气卷入对涂层质量造成的负面影响．所建模型可为提高等离子喷涂涂层质量提供有益的指导．     

等离子喷涂枪冷却水流场数值模拟

基于计算流体力学技术，建立等离子喷涂枪冷却水流场分析模型，采用求解压力耦合方程的半隐算法(SIMPLE)对其进行数值模拟．结果表明，流场内存在着局部回流和紊流，在冷却水道前端的拐弯处易形成死水区．为此，对枪体冷却水道结构进行了改进，改进后的结构可以有效地防止死水区的产生，提高了等离子喷涂枪的使用寿命．     

等离子喷涂的常见工艺问题及展望

本文介绍了等离子喷涂设备的含义及其适用范围，并对等离子喷涂的几个工艺问题进行了着重分析，综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况，指出了等离子喷涂技术的发展方向。     

机器人等离子喷涂控制系统设计与研究

采用组态软件编程实现了对喷涂工艺参数(如电流、电压、皮膜温度、机器人状态等)的实时监测和控制．对实际系统进行了喷涂工艺试验，给出了不同工艺参数条件下，采用红外测温仪进行皮膜温度检测的试验结果和理论分析．结果表明：在等速运行的周期性“Z”字形平移路径的喷涂中，工件边缘温度高于工件中心处的温度，两者相差60℃左右．因此在机器人等离子喷涂中，必须对路径进行规划和采用变速控制，才能获得一致的皮膜温度，从而防止皮膜起皮、脱落等工艺缺陷的产生．讨论了在基体预热温度相同而喷涂参数(如电流)变化的情况下其基体温度变化的趋势．即：当电流变化50A时，温度的变化只反映在上升段，而在温度达到稳态时，工件的温度分布基本相同．研究成果能够满足机器人等离子喷涂工艺控制的要求，具有开发周期短、用户界面友好、易于维护和使用的特点．     

等离子喷涂熔滴的瞬时碰撞压力研究

采用数值模拟,研究了等离子喷涂熔滴碰撞基体后,作用在基体表面的瞬时压力分布变化过程和影响因素．研究表明,碰撞压力和熔滴的初始动能存在正比关系,碰撞压力集中作用在基体表面熔滴直径为２ ．５ 倍以内的区域．在该区域以外,碰撞压力值很小,这是造成扁平粒子与基体表面接触不完善的直接原因     

精细饰纹件等离子熔射快速制造技术研究

提出了精细饰纹件等离子熔射快速制造技术．在大量实验基础上，着重研究精细饰纹熔射成形及后处理过程中的关键技术问题，详细分析和评价了基模特性、射流特性、粉末特性、熔射枪结构、熔射工艺参数等重要因素对熔射成形件质量的影响，给出了射流图像采集方法、粉末飞行速度和温度的数值模拟模型及测量技术方案，最后进行了典型精细饰纹件的熔射成形实验．研究结果表明：等离子熔射成形技术可以快速制造精细饰纹件，实现成形与加工一体化，且工艺简单、成本低，是极具发展潜力的制造方法．     

HA生物活性陶瓷涂层的爆炸喷涂与等离子喷涂

采用爆炸喷涂与等离子喷涂两种工艺制备ＨＡ生物活性陶瓷涂层,并对两种层进行对比研究．采有ＸＲＤ、ＳＥＭ等方法分析涂层的物相组成和显微结构．发现爆炸喷涂的涂层结构致密、结晶程度较高;等离子喷涂的涂层则具有较高的孔隙率,涂层非晶化现象明显．经适当温度热处理,两种涂层的结晶程度均可明显提高．     

EDC模型在三维燃烧流场数值模拟的应用

采用涡耗散概念(EDC)模型,对等离子发生器内三维湍流燃烧流场进行数值模拟.燃料采用甲烷.在数值模拟时,湍流模型采用RNG模型,欧姆热电弧用等效热弧代替.数值模拟结果得出了在空气过量系数α<1情况下的流场特性参数和产物分布.通过对数值模拟结果的分析,实现了EDC模型对多步化学反应的模拟和对活性物质的预测,并为优化设计等离子发生器结构,更好地组织燃烧流场提供了依据.     

等离子点火炉内燃烧数值模拟

等离子燃点火技术是近几年开始普及的新型节能技术,可以替代油枪进行电站锅炉点火启动,目前还没有针对等离子点火炉内燃烧方面的数值模拟,使用Gambit对等离子燃烧器及锅炉进行数学建模以及网格划分,采用Fluent商用软件对等离子点火炉内燃烧过程进行数值模拟,经Origin进行后处理。计算结果表明,采用等离子燃烧器进行点火能使煤粉着火提前,煤粉燃烧更加充分,不完全燃烧损失明显降低,但氮氧化物的生成量并没有得到减少,等离子燃烧器布置在一次风口最下层有利于燃烧。该模拟为等离子点火炉内燃烧实际运行提供了理论基础,验证了等离子点火技术在提高锅炉启动效率、降低不完全燃烧损失所特有的优势,为等离子点火技术的应用提供了更有力的理论依据。     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．