浅熔深堆焊法研究

本文通过对磁控带极电渣堆焊过程中电压波形的分析和对带极端头形状的观察,探讨了浅熔深堆焊法的物理本质,经过焊剂、焊接规范、附加外磁场及电弧存在比例的变化对母材熔深及焊道质量影响的试验,指出了浅熔深堆焊法获得优质堆焊层的基本规律。     

电渣重熔过程中熔滴滴落的影响因素

采用VOF方法来追踪钢渣两相界面,磁流体力学模块(MHD)来加载电流、电压对电渣重熔过程中熔滴滴落行为进行数值模拟.结果表明:电渣重熔过程中自耗电极端部熔滴的数目随着充填比的增加而增多;熔滴的尺寸随着自耗电极端部形状和界面张力的增加而增大.然而,熔滴的尺寸和数量随着输入电流的增大而减小.而且一些尺寸较大的熔滴在滴落的过程中受到了电磁力、重力以及浮力等力作用被分裂成几个尺寸较小的熔滴.从自耗电极端部滴落的熔滴不具有对称性,从而导致了渣池的流场不对称性.     

大电流GMAW的熔滴过渡行为及控制

具有稳定熔滴过渡过程的单丝大电流GMAW(熔化极气体保护焊)焊接方法拥有其他高效GMAW焊接方法不可取代的优势.通过采集大电流GMAW的熔滴过渡高速摄像和焊接电流电压信号,对比分析了大电流MIG(熔化极惰性气体保护焊)和MAG(熔化极活性气体保护焊)焊接过程中不同的熔滴过渡行为,分析了焊接电流和保护气体成分对熔滴过渡频率的影响.结果表明:大电流MIG焊接熔滴过渡形式为单一的旋转射流过渡,且旋转频率随着焊接电流的增大先减小后增大;大电流MAG焊接熔滴过渡形式为摆动和旋转射流混合过渡,且摆动过渡频率会因为液流束与熔池接触短路而增大;外加磁场能够改变大电流GMAW液流束和电弧的旋转方向,减小旋转角度,这一发现为400 A以上稳定单丝高效GMAW焊接工艺的研发提供了新思路.     

铝合金AC-P-MIG焊接电弧行为及熔滴过渡过程

为了研究交流脉冲熔化极气体保护焊（AC P MIG）焊接过程中电弧形态特征及熔滴过渡控制,采用基于LabView的数据采集系统与高速摄像拍摄系统对焊接过程中电信号、电弧形态及熔滴过渡过程进行同步采集与拍摄.研究过程显示,焊丝为负极性（EN）阶段时电弧左右摆动并“上爬”越过熔滴而包裹焊丝,从而加速焊丝的熔化;焊丝为正极性（EP）阶段时电弧形态为典型的“钟罩形”,在脉冲阶段亮度与面积达到最大.熔滴在EN阶段长大速度加快,并在脉冲下降沿发生熔滴过渡.研究结果显示,EN与EP极性的交替变化,有利于降低电弧等离子流力及电弧对熔池的作用,控制合适的EN比率可以得到较快的焊丝熔化速度与较浅的熔深;控制脉冲阶段电流和时间可以实现稳定的一脉一滴过渡方式.     

焊接规范参数对带极堆焊电弧发生率的影响

采用焊接电压波形分析法，对影响宽带极（７５ｍｍ）电渣堆焊和高速带极堆焊电弧发生率的因素及其变化规律进行研究，结果表明：对这两种堆焊方法，影响堆焊过程电弧发生率的因素主要是焊接电流、电压和焊接速度，带极干伸长度和磁控电流在堆焊工艺所用的范围内变化时，对电弧发生率的影响较小。带极电渣堆焊和高速带极堆焊，随着焊接电流、电压和焊接速度的增加，电弧发生率随之增大，其中以焊接电压和焊接速度的影响最为显著。高速堆焊时，当焊接电压大于２８Ｖ或焊接速度高于３０ｃｍ／ｍｉｎ时，电弧发生率较高，堆焊过程不稳定。通过多次试验研究，得到了两种堆焊新工艺的最佳规范参数。在此规范参数下焊接，可获得优质堆焊焊道。     

埋弧焊熔滴过渡试验研究

针对电弧焊中的熔滴过渡行为直接影响焊缝成形及质量,埋弧焊中的电弧现象及熔滴过渡行为因被掩埋在焊剂层下而不可见等问题进行试验研究,利用不锈钢管建立拍摄通道,借助高速摄影系统拍摄埋弧焊熔滴过渡影像,利用汉诺威弧焊分析仪采集电信号波形,通过分析高速摄影图像和电信号概率密度分布曲线及波形,对埋弧焊熔滴过渡行为作出判断.结果表明:随着焊接电流的增大,埋弧焊中依次出现了无短路、小电流短路和大电流短路三种渣壁过渡行为,且大电流时出现了弧桥并存现象.     

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。     

DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响

对单旁路耦合电弧焊母材热输入理论分析的基础上,进行不同母材电流和旁路电流组合的单旁路耦合电弧焊堆焊实验.对所得的焊缝熔深数据进行多项式拟合和回归分析,得到旁路电流与熔深变化的数学关系.结果表明:DE-GMAW的旁路电流只在一定区间内显著影响熔深,并与熔深呈线性关系,与母材热输入理论分析吻合.     

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 .     

焊接电流对钛型药芯焊丝熔滴过渡特性的影响

采用水中收集熔滴的试验方法,选用3种国产焊丝,分别研究了其焊接电流对钛型药芯焊丝熔滴过渡特性的影响。结果表明,焊接电流增大时,药芯焊丝的熔滴质量比增大、熔滴细化、平均质量减小;熔滴过渡频率增高,f曲线呈单调上升变化,3种焊丝增长速率大致相同。所试3种药芯焊丝均为钛型渣系,焊接电流变化时,熔滴过渡指数的变化有一定的差异,但总的趋势相同。同时还表明,熔滴过渡频率可能与药芯的种类及组成成分等因素也有一定的关系。这一结论对改进国产钛型药芯焊丝工艺性能将提供现实的参考价值。     

磁极位置和磁控电流对带极堆焊焊缝的影响

利用新研制的微机控制带极堆焊设备，在满足工艺要求的焊接电流、电压和焊接速度等参数下，研究了磁极位置和磁控电流对７５ｍｍ宽带极电渣堆焊和高速带极堆焊焊缝成型的影响规律。研究结果表明：磁极位置和磁控电流大小对焊缝成型有较大的影响，只有在合适的磁极位置和磁控电流控制下，才能够消除两种堆焊工艺焊道的咬边，获得良好的焊缝成型。     

HSW-1500高速带极堆焊电源的研制

在带极埋弧堆焊(SAW)和带极电渣堆焊(ESW)研究的基础上,开展了高速带极堆焊(HSW)的研究工作。阐述了HSW法对堆焊电源设计提出的要求,介绍了这种电源的电路组成和工作原理。经过多项试验,结果表明:这种电源满足HSW法的焊接工艺要求,电压稳定,稀释率低,堆焊层表面光滑平整,能够获得高质量的焊缝。     

磁控带极电渣堆焊熔池行为的研究

本文针对带极电渣堆焊熔池体积大的特点,利用焊前在试板的纵、横向镶嵌铜条,焊后检测铜质点在堆敷金属中分布的方法,结合熔池温度的测定,研究了带极电渣堆焊的熔池行为。结果表明,熔池表面和底部的温度都低于电弧焊,这是造成低稀释率的根本原因;熔池内熔融金属流动速度的分布是由熔池温度分布决定的;熔池在外磁场力的作用下,当磁控电流增大或磁棒与带极距离增大时,焊道宽度增大,表面平整,咬边被消除。     

液-液直接接触式制取流体冰的液滴形成特性

分散液体破碎形成液滴过程是液-液直接接触式制取流体冰系统的关键环节.基于图像采集与处理方法实验研究了非相溶冷媒(环境液体)中水(分散液体)喷射形成液滴特性,提出了分散液体破碎形成液滴的两种模式和3类射流破碎形状特征,获得了射流长度脉动和液滴平均粒径基于雷诺数的变化规律以及液滴形成的区域特性,确定了液滴粒径分布的经验分布函数.结果表明,随雷诺数的增加,分散液体破碎总是形成单液滴,其液滴形成模式由滴流发展为层流射流,且射流破碎形状由串珠单液滴向不规则液团转变,并演变为长条形液柱;在层流射流模式下,射流长度的脉动均具有随机和非周期特点,其脉动均值持续增长,液滴平均粒径则先减小后增加,其最小值出现在滴流向层流射流转变时.通过Pearsonχ2拟和优度检验,液滴粒径分布符合Rosin-Rammler分布函数,其显著性水平均达到0.03.     

热轧金属横向流动规律及其对板形的影响

采用有限元软件ABAQUS建立热轧金属弹塑性变形模型研究金属横向流动,为了降低模型计算成本,在模型中引入平稳轧制过程中轧件几何模型端面纵向位移沿横向均布的假设.利用此模型仿真研究轧制过程中多个因素对于金属横向流动的影响规律以及相应金属横向流动对轧件板形造成的影响.研究结果表明,接触界面摩擦状态的改变对金属横向流动的影响可以忽略;宽带钢热连轧生产中,在比例凸度不变的情况下,宽度的变化和平均前、后张应力介于实际生产范围内的波动不会引起金属横向流动的变化以及进一步的轧件板形变化;金属横向流动随压下率变化,且使得压下率增加时轧件对称板形向中浪趋势发展;金属横向流动随对称及非对称板廓相似度变化,且金属横向流动的变化显著削弱板廓相似度的改变对轧件板形的影响.为了满足生产现场的在线控制,根据多组有限元模型计算结果建立快速金属横向流动非线性回归模型,为轧件板形的准确调控奠定基础.     

加氢反应器氢剥离问题的研究

对高温高压加氢反应器不锈钢堆焊层剥离问题进行了探讨,采用电渣堆焊(ESW)法、埋弧堆焊(SAW)法和高速堆焊(HSW)法堆焊试件,进行抗剥离性能对比试验,提出了控制剥离途径是选择优良的第一层堆焊金属的材质及成分并采用HSW高速堆焊法。     

栅格化网络跨域通信资源联合调度方法

基于栅格化网络架构,在异构通信资源虚拟化基础上构建业务协作传输覆盖网络。通过基于覆盖网络性能测量的网络资源虚拟化方法、分布式网络资源共享架构和基于业务传输要求的跨域资源协作,以适当增加网络协议开销为代价,提供满足跨域业务传输要求的端到端传输通信服务。仿真结果表明,基于栅格化组网的通信资源按需共享和柔性组合方法,能够在多种异构通信网络存在的环境中为具有服务质量保证的栅格应用提供更好的支持。     

异径双辊连铸薄带坯凝固传热的数学模型

给出了轧辊上一维传热的数学模型及其解析解,从而导出透热深度;利用焓法建立了在薄带坯铸轧中钢液凝固传热过程的数学模型,并通过离散化和差分法给出各节点处温度及焓值的数学模型;预示凝固前沿x_3 与时间的对应关系;通过模拟计算分析了传热系数h对凝固场的影响,辊材对温度场的影响,确定临界速度。为控制铸轧速度与辊材的选择提供了科学依据。