焊接电弧中电磁力的分析

在电焊过程中,焊接电弧中产生的电磁力对焊缝的熔深,熔池的搅拌,熔滴过渡以及焊缝成形等都有直接影响。本文分析了电弧中电磁力对焊接过程中熔滴过渡的影响,并且讨论了:(1) 圆柱形固态焊条内电磁力;(2) 球形液态熔滴内电磁力在几种情况下对熔滴向熔池过渡的影响;(3) 圆台体气态电弧内电磁压力的作用。     

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 .     

水蒸气保护下电弧堆焊工艺特点

通过分析不同焊接规范下的焊接电压和电流的波形 .研究了水蒸气保护下电弧及熔滴过渡的特点 ,发现其电弧过程行为有“燃弧—熄弧—短路”和“燃弧—短路”两种形式 .在焊丝直径和送丝速度一定的情况下 ,通过调节焊接回路中的电感量和电源电压 ,可以改变电弧的过程行为形式 .若电弧过程呈“燃弧—熄弧—短路”交替进行 ,并且熄弧时间最短时 ,短路过渡频率最高 ,在这种情况下 ,飞溅小 ,焊道成型好 ,焊接过程稳定 .     

二氧化碳短路过渡焊电流波形控制模式的研究

针对二氧化碳弧焊熔滴短路过渡过程动特性差，飞溅大的特点，对一种关联式电流波形智能控制器的波控模式进行了研究，提出了实时控制熔滴过渡过程电流波形的波控基本模式。试验表明，该波控模式能对弧焊过程实施有效波控，尤其适宜于带有交流纹波成分的整流焊接电源的波控。采用该控制模式，通过波控器的快速分流作用，可抑制弧焊短路初期，短路未期的电流增长和燃弧初期的电弧冲击，能够优化熔滴过渡过程的电流波形，使液桥柔顺破断，熔滴无冲击地进入熔池，从而改善了二氧化碳在弧焊过程中的动特性，抑制了焊接飞溅。     

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。     

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。     

单组分活性剂对二氧化碳气体保护焊熔池形态的影响

针对CO_2气体保护焊熔深浅、飞溅大的缺点,研究了添加单组分活性剂对CO_2气体保护焊熔池形态以及熔滴过渡行为的影响。实验结果表明,活性剂的添加对焊缝形态、熔池形态、熔滴过渡方式均有显著的影响。活性剂Se可以通过改变熔池对流模式的方式增加焊缝熔深。活性剂Al可以通过改变熔池与熔滴之间的表明张力差来增加熔滴短路过渡频率。活性剂的添加还会引起燃弧功的变化,燃弧功的变化会引起母材熔化量相同趋势的变化。     

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。     

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.     

二氧化碳焊接弧压智能控制器

研制了基于短路过渡过程评价的二氧化碳弧焊电弧电压自寻优微机智能控制器,该智能控制器根据焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节,使焊接参数达到最佳配合,该控制器主要由弧压模糊控制模块与一元化推荐表组成,弧压模糊控制模块以二氧化碳弧焊过程中的熔滴短路过渡频率、燃弧时间与短路时间的比值,以及短路周期标准差等特征参数的综合值作为判据进行弧压寻优,实验表明,此智能控制器能显著改善二氧化碳焊机的性能,同时也降低了焊接飞溅。     

喷射沉积Si-Al合金的数值模拟结果与分析

采用热辐射修正，模拟了喷射沉积Si-Al合金的凝固过程，研究了熔滴的速度、热交换作用系数、温度、熔滴冷却速度及固相分数与沉积距离的关系，讨论了辐射相修正前后熔滴的温度和固相分数的变化以及雾化压力和沉积距离对固相分数的影响．     

超声波影响初始霜晶生长的微观可视化研究

试验研究了超声波对平板表面结霜初始阶段霜晶生长的影响.对自然对流条件下施加20kHz频率的超声波和未施加超声波两种作用机制下平板表面结霜初始阶段冻结水珠的形态、分布以及水珠冻结后水珠表面霜晶的生长进行了微观可视化研究.对有无超声波作用的不同冷表面温度下水珠冻结粒径的大小以及水珠分布的疏密进行了对比分析.同时对有无超声波作用下水珠冻结后水珠表面霜晶的生长进行了对比观测.试验结果显示:施加超声波作用后,冻结水珠粒径显著减小,形态相对规整且接近圆形;分布相对规则且明显稀疏;水珠冻结后其表面霜晶几乎不生长.结果表明:超声波对结霜初期冻结水珠的形成以及水珠冻结后水珠表面霜晶的生长具有显著的抑制作用.     

CeO2纳米燃油单液滴蒸发数值模拟研究

基于单液滴蒸发可视化试验,应用ANSYS FLUENT计算流体力学模拟软件,建立纳米燃油单液滴蒸发模型,探究纳米粒子质量浓度和粒径对燃油液滴蒸发过程中温度和燃油蒸气质量浓度的影响. 结果表明,纳米燃油液滴中的纳米粒子质量浓度越高、粒径越小,燃油液滴的蒸发平衡温度越高,相同时间内的燃油蒸气气相体积分数越高. 在环境温度573 K下,纳米燃油液滴从外界环境吸收热量使自身温度不断升高,在计算域内沿液滴表面向外延伸形成质量浓度边界层和温度边界层,促进液相向气相的转化.在蒸发初始阶段,蒸发速率较低,燃油蒸气气相体积分数较小;随着蒸发过程持续进行,由于纳米粒子增强传热传质的作用,液相组分蒸发汽化加快,液滴蒸发速率加快.     

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.     

Arc characteristics of submerged arc welding with stainless steel wire

The arc characteristics of submerged arc welding (SAW) with stainless steel wire were studied by using Analysator Hannover (AH). The tests were carried out under the same preset arc voltage combined with different welding currents. By comparing the probability density distribution (PDD) curves of arc voltage and welding current, the changes were analyzed, the metal transfer mode in SAW was deduced, and the characteristics of a stable arc were summarized. The analysis results show that, with an increase of welding parameters, the short-circuiting peak in the PDD curves of arc voltage decreases gradually until it disappears, and the dominant metal transfer mode changes from flux-wall guided transfer to projected transfer and then to streaming transfer. Moreover, when the PDD curves of arc voltage are both unimodal and generally symmetrical, the greater the peak probability and the smaller the peak span, the more stable the arc becomes.     

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.     

铝合金脉冲MIG焊动态特性自适应控制

铝合金因其独特的物理性质。在引弧短路与熔滴过渡短路、脉冲峰值阶段与脉冲基值阶段对脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊有不同的动特性要求．据此提出了焊接过程中根据不同的焊接状态输出不同的动特性。满足铝合金MIG焊对动特性要求．采用短路电流控制器和动态电子电抗器。实现了脉冲MIG焊动态特性的自适应控制．具有动态特性自适应控制的脉冲MIG焊机引弧成功率高、电弧挺度好、飞溅小和焊缝成形美观．     

双疏水表面润湿和传热动力学研究

为实现润湿图案化的超疏水表面在航空电子设备散热中的应用,本文对液滴撞击双疏水表面(具有疏水性图案的超疏水基质)的润湿行为和传热特性进行了分析.通过使用高速相机和红外相机,我们获取了液滴铺展和回退阶段的动力学以及表面温度和热流量的相应空间分布.本文研究了液滴撞击超疏水、疏水和双疏水表面上的动态润湿和局部传热的差异.此外,本文还分析了表面温度和撞击高度对液滴撞击过程的影响.结果表明,所有表面在铺展阶段都具有相同的润湿特性和相似的传热行为.表面温度变化并不能对铺展阶段表面润湿特性产生较大的影响,液滴铺展时间与表面温度和撞击高度无关.在回退阶段,表面润湿特性的差异使得三个表面之间的传热特性明显不同.双疏水表面特殊润湿特性使得回退阶段液膜的接触线速度存在跳变现象,形成了许多小液滴,增加了接触面积,同时又兼具了超疏水表面的回弹特性.     

水平壁面上液滴吹离的临界风速

以空气横掠水平壁面上的液滴作为研究对象，确定液滴脱离时的界面形状，给出沿接触线周边接触角的变化关系，在滞后张力模型的基础上，从力平衡出发建立脱落直径的联立方程，讨论液滴脱离直径与来流速度的关系．随来流速度增加，液滴所受表面力和风力均增加，低来流速度下，表面力起主要控制作用，随来流速度增加，风力比表面力增加得快，导致液滴半径越小，被风吹离所需的临界风速越大．液滴脱离的临界风速还与液滴距平板前缘L的距离有关，表现为L越大，液滴被吹离所需的临界风速越大，且液滴半径越大，L影响越显著．