焊接参数与等离子弧相互关系的研究

基于双区域近似弧柱模型的理论,研究了焊接工艺参数与转移型等离子弧的相互关系,给出了在不同离子气流速和喷嘴直径的条件下,电弧弧柱半径、电压及喷嘴出口处压力随电流变化的曲线,研究结果表明,计算结果与实验值吻合良好,同时还分析了离子气流速和喷嘴直径对等离子弧功率与电弧力的影响,以及钨极内缩量对电弧的压缩效果的影响。     

等离子弧喷嘴结构对电弧稳定性的影响

等离子弧喷嘴结构对电弧稳定性的影响雷玉成，顾晓波等离子弧焊与钨极氩弧焊相比，具有热量集中、焊缝窄、焊接变形小，并可实现稳定的单面焊反面自由成形等特点，但在实际生产中等离子弧焊的应用并不广泛，主要原因是等离子弧的稳定性受多种因素的影响而使其在焊接过程中...     

在相对论性激光-等离子体系统中模拟激光参数对等离子弧柱形态的影响

基于相对论性激光-等离子体动力学理论和PIC方法建立了激光入射等离子弧柱的模型,该模型描述了激光入射等离子弧后粒子的运动,并模拟了弧柱形态的变化。通过改变激光的平均功率、脉冲宽度以及重复频率,模拟等离子弧柱形态变化,得到的激光参数对等离子弧柱形态的影响规律。通过控制弧柱的直径可以提高材料的熔积性能。计算结果表明增大激光平均功率、脉冲宽度,可以更深地压缩等离子弧;但是,重复频率的影响则会出现波动现象。激光等离子复合加工更适合于精细加工。     

一种新型非转移型等离子弧发生器

为了提高非转移型等离子弧发生器的功率和耐用度,提出了一种具有辐散式喷嘴等离子弧发生器.用这种喷嘴结构,对非转移型等离子弧进行了实验研究.与圆拄形阳极喷嘴相比较,等离子弧电压降低了3.2~9.1 V ,而稳定工作的弧电流可增大到200A     

低气压对自保护药芯焊丝电弧特性的影响

为了研究气压降低对电弧特性的影响,对不同大气压情况下的焊接工艺数据进行研究和机理分析。研究结果表明:自保护药芯焊丝的电弧静特性呈下降趋势;随着焊炬高度(电弧长度)的增加,电弧静特性曲线上移。在低气压环境下,电弧空间的气体密度和温度降低,导致导电粒子密度降低,焊接电流减小;焊接电弧的扩展,导致弧柱直径增大、电场强度降低,但阴极和阳极压降增加,仍使总电弧电压增加。由于低气压时的弧柱电场强度降低,电弧的自身调节能力减弱,电弧稳定性和弧柱挺度下降,从而影响焊缝成形和接头质量。在低气压地区进行自保护药芯焊丝电弧焊接时,必须严格控制焊接工艺参数,尽可能采用低电弧电压进行焊接。     

DC PJ－CVD等离子体炬通道中的电弧行为

运用电磁学和热流体学的方法研究了直流大阳极喷嘴长电弧通道等离子体炬中电弧的行为，并通过实验证明了温度梯度与电场梯度作用于流体时所产生的特殊现象；结果表明：电弧弧柱的高温效应剧烈排斥冷气流的混入，使ＣＶＤ过程受到抑制。新产生的胶体粒子在热泳现象作用下逐渐沉积于通道内壁上。改变不同气体的进气位置以及减小温度与电场梯度并增设径向旋转磁场，可有效地解决上述问题     

DCPJ—CVD等离子体炬通道中的电弧行为

运用电磁学和热流体学的方法研究了直流大阳极喷嘴长电弧通道等离子体炬中电弧的行为，并通过实验证明了温度梯度与电场梯度作用于流体时所产生的特殊现象，结果表明：电弧弧柱的高温效应剧烈排斥冷气流的混入，使ＣＶＤ过程受到抑制，新产生的胶体粒子在热泳现象作用下逐渐沉积于通道内壁上，改变不同气体的进气位置以及减小温度与电场梯度并增设径向旋转磁场，可有铲地解决上述问题。     

TIG电弧弧柱机制的静电探针分析

利用自行研制的运动铜丝静电探针,对TIG电弧进行低扰动诊断,测量弧柱区不同位置的电位.结合静电探针与等离子体相互作用机理分析电位波形的形成机制.研究发现,当探针位于电弧的中央区域时,探针与载流等离子体和非载流等离子体发生交替接触,使探针上的电位呈负电位和零电位交替变化.据此提出摆动载流通道TIG电弧模型.在电极的阴极斑点和工件的阳极斑点之间,形成一种直径小于弧柱的载流通道,它以数百赫兹的频率,在电弧内部温度较高的等离子区旋转和摆动,承担所有的电弧电流.而在载流通道没有运动到的外围温度区域,则呈现温度较低的负离子区.     

穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之,过小的焊接电流和离子气流量会形成未焊透控制焊接电流的大小和喷嘴到工件的距离均可有效地实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制     

穿孔法对等离子弧立焊焊缝成形机理初探

通过对立焊穿孔熔池的受力状态的分析,初步揭示了穿孔法等离子弧立焊焊缝成形机理,从而发现焊接工艺参数对焊缝成形影响的规律,为进一步研究孔法等离子弧立焊焊缝成形机理奠定了基础。理论分析和试验结果均表明,穿孔能否连续稳定存在是焊缝成形的前提,而穿孔熔池液面金属的受力及流动则对焊缝正反面的成形起着重要作用。在此基础上指出,焊接电流和离子气流量过大时会因穿孔熔池下半部的收缩能力小于上半部的扩张速度而形成切割,反之,过小的焊接电流和离子气流量会形成未焊透。控制焊接电流的大小和喷嘴到工件的距离均可有效地实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制。     

高速摄像技术中TIG焊接过程的熔池和电极研究

TIG焊接过程中，熔池液体的流动和阴极表面的变化直接影响焊接质量和电弧稳定性的好坏。本采用高速摄像机配合光学窄带滤光片，很好地解决焊接过程熔池液体流动和电极现象的观察困难的问题，研究焊接过程中液面的流动和电极表面的变化情况。研究结果表明：焊接电弧的辐射由一些不连续波长的峰组成，选择950—960nm波长的红外窄带滤光片有选择地降低等离子体电弧的亮度，清晰地观察焊接过程中熔池表面的变化和电极表面的变化。熔池液体的对流的原因是由于温度差别造成的液体表面张力和密度不同、电弧等离子体的压力以及电弧电流的电磁力，液体流动的平均速度为0．12m／s，最高瞬间速度可达0．7m／s。在焊接过程中，电弧上方的电极表面形成钨枝晶和氧化钍富集区，是下一次使用时电弧的起弧点，电弧起弧的稳定性取决于电极尖端氧化钍的含量。     

应用遗传算法优化铝合金穿孔型等离子弧立焊工艺参数

通过实验并应用基本遗传算法确定等离子孤立焊中获得良好焊缝形状的焊接工艺参数．用这种方法确定工艺参数的优化配置无须建立输入、输出变量的模型，并在较少实验量的基础上获得了工艺参数的近似最优化配置．输出变量是焊缝形状的4个参数：焊缝的正面熔宽、正面余高、焊缝的背面熔宽、背面余高；焊缝形状主要由焊接速度、焊接电流、离子气的流量和喷嘴到工件的距离4个工艺参数确定．结果表明，应用遗传算法确定铝合金穿孔型等离子孤立焊的近似最优化工艺参数是一种有效的方法。     

旋流对等离子体反应器内传热与流动的影响

为满足大气压气体放电热等离子体先进材料加工的要求,研究了当等离子体发生器出口处存在旋流流动时,旋流效应对有反向载气注入条件下等离子体反应器内传热与流动特性的影响.在所研究的参数范围内的计算结果表明:旋流对等离子体的轴向运动有抑制作用,且有助于强化等高子体射流与反向载气的混合,从而影响反应器内的传热与流动特性以及发生器出口与反向载气喷营出口之间所形成的滞止平面的位置;而且随着旋流数的增加,旋流对等离子体轴向运动的抑制作用也会增强.     

具有不同通道变极性等离子弧焊设备研制

研制了一种具有不同通道的新型变极性等离子弧焊设备．采用双电源对主弧正负半波供电,在负半波以水冷铜喷嘴代替钨电极作阳极,既避免了主、维弧相互干涉现象,又降低了钨电极的烧损,使电弧和焊接过程稳定性提高．此外,电流频率、正负半波幅值和导通比的独立可调,能满足铝合金焊接时对金属熔化和阴极清理的不同需要．     

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．     

电弧二维数学模型及其在SF6／N2混合气体开断特性分析中的应用

按非边界层流动来处理断路器灭弧室内的吹弧气流,建立了新型的喷口电弧二维数学模型.并应用其进行了SF_6/N_2混合气体开断特性分析.电弧数学模型的数值分析结果和试验结果能够较好地吻合.     

静止液体中顶部浸没管口处气泡形成的数值预测

综合分析气泡的受力,基于动力学平衡建立了长大-脱离的两阶段气泡运动方程.对顶部浸没管口处形成气泡的尺寸进行直接数值预测.分析了气体流量、管口内外直径以及表面张力、液体粘度和液体密度对气泡尺寸的影响.并将计算结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好,变化趋势一致.研究表明:气泡尺寸随着气体流量以及管口的内径和外径的增加而增大.气体流量和管口内外径都是影响气泡尺寸的重要因素;在一定气体流量下,气泡的直径随着表面张力和液体粘度的增加而增大,而随着液体密度的增加而减少;随着气体流量的增加,液体粘度对气泡尺寸的影响增强,而液体密度以及表面张力对气泡尺寸的影响减弱.     

SF6断路器灭弧室内电弧阻塞效应的有限元分析

提出了计算稳态燃弧时SF6灭弧室内的热气流流场情况的新的有限元算法,分析了电弧与气流场的耦合,通过主要参数变化情况的分析,说明了电弧阻塞效应对电弧与气流相互作用产生的影响。     

手工电弧焊与CO2气体保护焊焊缝成形特征研究

采用手工电弧焊与CO2气体保护焊对Q235钢板进行表面堆焊,研究了两种焊接方法的焊缝成形特征．结果表明,虽然手工电弧焊是气渣联合保护,有利于焊缝成形,但手工操作使得焊接速度难以保证匀速,导致焊缝表面粗糙,焊缝弯曲不平直;并且由于药皮焊条直径粗,导致手工电弧焊热影响区宽．而细丝CO2气保焊由于形成稳定的熔滴过渡,使得焊缝表面波纹细致、美观,焊缝平直,热影响区窄．CO2气保焊能精确控制焊接规范,可通过调节焊接规范来获得良好的焊缝成形,手工电弧焊不能精确控制焊接规范,不利于得到成形良好的焊缝．     

钨极氩弧焊焊接电弧数值分析

以钨极氩弧焊(TIG)电弧为研究对象，根据磁流体动力学理论构建了电弧数学模型，并对TIG焊接电弧进行了数值分析．数值模拟所得电弧等离子体温度分布与试验值相当吻合．在此基础上对电弧压力和电流密度进行了分析，并通过试验验证了模拟结果．实验结果表明，在本试验条件下，电弧压力分布符合双面指数曲线分布，电流密度分布符合高斯分布规律．