基于不锈钢阳极的TIG电弧压力特性

以不锈钢作阳极,采用静态小孔法测量TIG电弧压力.结合电弧阳极电流密度分布、伏安特性和弧长电压特性曲线分析不锈钢TIG焊的电弧压力特性.与水冷铜作阳极时的电弧压力对比,结果表明:在相同条件下不锈钢作阳极时电弧压力的分布服从高斯分布,分布半宽值较大,电弧压力峰值较低并随着电弧电流的增大、弧长的减小而增大;2种阳极条件下电弧压力峰值的差值随电流增大而增大,随弧长增大无明显变化.     

钨极氮弧焊焊接电弧数值分析

以直流钨极氮弧焊电弧为研究对象，根据磁流体动力学理论构建轴对称两维数学模型，建立模型时考虑阴极的几何形状，在此模型上对氮气保护TIG焊接电弧进行数值分析．数值模拟所得电弧等离子体温度分布规律显示氯气电弧的最高温区出现于近阳极区域，这个结果与试验情况相当吻合，并与相同条件下氩气电弧的温度场进行了比较．在此基础上对电弧压力和电流密度以及等离子速度场进行了模拟分析；同时分析了不同电流和弧长对等离子流速度分布的影响，结果表明等离子体速度值随着电流的增加而增大。随着弧长的增加而减小．     

直流埋弧炉内电弧等离子体流动与传热分析

双电极直流埋弧炉的使用是一种生产氧化镁单晶的有效途径.为理解和优化电弧冶炼过程,建立了电弧炉中等离子体射流的三维稳态磁流体动力学模型.在模型中假设,电弧等离子体处于局部热动态平衡状态,而且熔池表面没有发生变形.利用ANSYS有限元分析软件,得到电弧温度场、流场、压力场和电势的分布.最后近似给出了由电弧引起的熔池表面等效热通量的分布.计算结果表明,熔池表面所受到的压强大小跟电流以及弧长有关:电流越大,压强越大;弧长减小,压强先增大后减小.     

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.     

气体熔池耦合活性TIG焊电弧传热传质过程的数值分析

针对气体熔池耦合活性TIG焊电弧,建立焊接电弧传热传质过程的数学模型.采用简化阴极边界层模型对阴极与电弧耦合求解,计算得到气体熔池耦合活性TIG电弧等离子的温度、氧气分布、等离子体流速、电势和电流密度等特征参数,并与传统TIG电弧进行对比.结果表明:氧气主要分布在电弧外围,只有少量进入电弧内部;与TIG电弧相比,相同焊接参数下气体熔池耦合活性TIG焊电弧温度上升,等离子体流速增大,电弧略有收缩,阳极表面电流密度、热流密度与电弧压力峰值均增大.     

TIG焊流动、传热及界面跟踪动网格数值模拟

基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型,采用动网格技术(dynamic mesh method,DMM)跟踪电弧-熔池界面,建立了钨极惰性气体(tungsten insert gas,TIG)保护焊过程耦合流动、传热、凝固熔化及动网格界面跟踪的数学模型.首先计算自由燃弧,得到了准确的弧区速度、温度及压力等参数.然后分别验证了熔池内电磁力、热浮力、等离子流曳力和Marangoni力4个驱动力.考虑上述电弧-熔池相互作用,基于压力的动态平衡跟踪界面,计算了304不锈钢TIG焊过程,得到了等离子体冲击造成的熔池中央下凹及边缘上凸现象.结果表明,本模型可以得到更准确的界面及熔池形状.     

组合体脉冲真空电弧源的初步研究

为得到高密度的等离子体,设计研制了组合体脉冲真空电弧源,它由4套脉冲真空电弧源组合而成.测量了脉冲真空电弧源弧压与弧流的关系;利用静电探针测量了组合体脉冲真空电弧源和单套脉冲真空电弧源产生的等离子体,得到了探针饱和电流(与等离子体密度成正比)与弧压的关系,以及等离子体密度的轴向分布情况;采用飞行时间方法估测了等离子体的飞行速度.组合脉冲真空电弧源最大等离子体密度达到8×1012 cm-3.     

定点TIG焊熔池自由表面演化行为

针对传统定点TIG焊,根据流体力学基本原理,通过加载高斯热源模型并用VOF方法追踪自由表面,建立更接近实际情况的三维定点TIG焊熔池模型.考虑熔池所受的电弧压力、电磁力、浮力及Marangoni剪切力的影响以及相变潜热,运用FLOW3D软件及其二次开发功能,求解得到定点TIG焊熔池的流场、温度场及自由表面,并重点分析熔池自由表面随时间的演化过程.结果表明:TIG焊熔池会产生自由表面变形,随着焊接时间的延长,TIG焊熔池熔深和熔宽均有所增加,形成宽而浅的熔池形貌,同时熔池表面的凹凸变形愈加明显.     

考虑自由表面的活性TIG焊熔池温度场与流场的数值分析

针对不锈钢定点活性TIG焊,采用焓-孔隙度法处理液-固相变化,采用流体体积(VOF)方法追踪熔池自由表面变形,考虑熔池所受电磁力、表面张力和电弧压力,建立三维非稳态熔池的数学模型.通过比较考虑和不考虑自由表面变形时熔池的温度场和流场,研究自由表面变形对活性TIG焊熔池中的传热和流体流动行为的影响.结果表明:当考虑熔池自由表面变形时,由于熔池中的对流现象减弱,使得最高温度增加,熔深变浅,熔宽增加,深宽比减小.考虑自由表面变形时熔池形貌更接近实际情况.     

热浸镀铝球墨铸铁氩弧重熔工艺

为强化热浸镀铝层的耐磨性能,将球墨铸铁经780℃热浸镀铝后进行氩弧重熔处理,分析重熔工艺参数对重熔层性能的影响,利用扫描电镜对热浸镀铝层和氩弧重熔层组织进行了观察。结果表明:热浸镀铝层经氩弧重熔处理后,组织改善,由原来富铝层和扩散层转变为重熔层和过渡层。氩弧重熔工艺参数对重熔组织裂纹率、熔深、表面硬度影响较大,重熔电流增大或电弧扫描速度减小时,重熔层裂纹率下降,熔深增加,硬度升高。在重熔电流为70～120 A时,重熔层和过渡层硬度最高可达8.430和8.820 GPa。氩弧重熔处理能明显提高热浸镀铝层的显微硬度。     

电弧炉交流电弧的建模

在＂从废钢到钢材＂的炼钢流程中,电弧炉是关键的炼钢设备之一.通过建立交流电弧的半径模型和阻抗模型,可以更好地体现电弧微观特性,为电弧控制器的设计提供理论基础.     

等离子弧焊维弧行为研究

论述了等离子弧焊中维弧的存在形式及其对主弧的稳定机理，提出了解决主、维弧相互干涉的各种可能途径如采用断续维弧、交流维弧或使主、维弧具有不同通道及从维弧形态等方面提高主弧稳定性的具体措施     

Arc deflection model and arc direction control for DC arc furnace

Based on the analysis of three-dimensional power conductor for DC arc furnace, the electric arc deflection model was set up and the control system of the arc direction was configured. According to the bus bar distribution at the bottom electrodes cooled by water, the arc direction control principle and its configuration were described. The simulation results show that the control system can restrain the electric arc deflection and control the arc direction.     

IGBT逆变弧焊电源对CO2焊接飞溅的控制

通过IGBT逆变电源波形控制,实现了对CO2气体保护焊时的焊接电流与电压的控制,从而达到减少飞溅的目的.     

基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法

文章提出了基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法。Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差。相对于传统的回归算法-区间积分法和神经网络法,本算法具有具有更好的识别能力。最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.48mm,证明了该方法十分有效。     

网络流改进边问题

基于网络流提出了网络流改进边问题,该问题考虑在给定网络图以及改进总费用的前提下,如何通过选择部分边扩充其容量达到网络流量最大的目的。通过构造背包问题到该问题的多项式变换,该问题被证明是NP-难解问题,为了更清楚描述该问题的计算复杂度,构造了顶点覆盖问题到该问题的多项式变换,进而证明该问题是强NP-难问题。最后提出了解决此问题的一个启发式算法并做了若干实验结果。     

脉冲熔化极气体保护焊的弧长和熔滴尺寸控制

采用直接模型参考自适应控制算法对弧长和决定熔滴尺寸的焊接电流进行解耦控制,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度,使焊接过程中电流和弧长保持在设定值上,使得每个脉冲周期熔化的焊丝体积相等,保证每个周期中熔滴尺寸在脉冲产生之前均匀一致.仿真结果显示该算法可以实现控制对象的输出跟随参考模型的输出.     

现代弧焊控制在爬行式全位置弧焊机器人中的应用研究

简述了焊接工艺过程自动化的国内外发展现状,介绍了大型工件工地焊接机器人的研制和开发,重点介绍了爬行机构和机器人控制系统的研究现状以及传感器的设计与选择要求。焊接实验和试生产结果证明,样机运行平稳、可靠,具有很好的跟踪精度。     

Global systematics of arc volcano position

Global systematics in the location of volcanic arcs above subduction zones are widely considered to be a clue to the melting processes that occur at depth, and the locations of the arcs have often been explained in terms of the release of hydrous fluids near the top of the subducting slab (see, for example, refs 3-6). Grove et al. conclude that arc volcano location is controlled by melting in the mantle at temperatures above the water-saturated upper-mantle solidus and below the upper limit of stability of the mineral chlorite and in particular, that the arc fronts lie directly above the shallowest point of such melt regions in the mantle. Here we show that this conclusion is incorrect because the calculated arc locations of Grove et al. are in error owing to the inadequate spatial resolution of their numerical models, and because the agreement that they find between predicted and observed systematics arises from a spurious correlation between calculated arc location and slab dip. A more informative conclusion to draw from their experiments is that the limits of chlorite stability (figure 1b of ref. 7) cannot explain the global systematics in the depth to the slab beneath the sharply localized arc fronts.     

一种参数有理圆弧样条

圆弧快速生成问题是CAD/CAM、CAGD等领域中一个重要的课题,具有理论研究价值,并且有着广泛的应用。文章利用向量连分式构造的参数有理函数快速、简便地生成了平面上的一段圆弧,并给出了它的圆心坐标及半径。与目前通用的从有理Bézier曲线或NURBS曲线出发,选择适当权因子的方法相比较,文章所介绍的方法要简便得多。此外,构造了一种可调参数有理圆弧样条,它达到GC1连续;在实际操作中,通过调整端点的切向量,可以使上述样条曲线保凸、保单调。