新型变极性等离子弧焊设备的研究

研究并设计了一种用于铝镁金属及其合金焊接的新型不对称变极性等离子弧焊设备．交变方波的正、负半波电流分别由两台独立的直流电源供电．与传统变极性等离子弧焊设备最大的不同是在焊接过程中，钨电极在极易烧损的负半波不接正极，因而使电极尖端的形状、尺寸得以长时间保持，大大提高了焊接过程的稳定性．另外，由于负半波主弧电流与维弧电流“各行其道”，从而避免了传统变极性等离子弧焊过程中主、维弧相互干涉，导致电弧不稳的现象．     

穿孔等离子弧焊接工艺综述

综述了穿孔等离子弧焊接工艺的特点、种类及工艺参数匹配与焊缝质量之间的关系等方面的问题。指出穿孔等离子弧焊具有特殊的“小孔效应”,与钨极氩弧焊相比焊接速度、工件厚度和焊接效率都有了很大的提高。等离子弧焊接衍生出众多类型,包括直流等离子弧焊接、脉冲等离子弧焊接、变极性等离子弧焊接和特殊等离子弧焊接等,能够满足不同行业的特殊需求。本文对于指导实际焊接生产,进一步提高生产效率和焊缝质量具有重要的意义。     

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．     

热输入对马氏体不锈钢焊接接头变形及强度的影响

分别采用氩弧焊、微束等离子弧焊和激光焊3种方法对2 mm厚的0Cr11Ni2Mo VNb马氏体不锈钢板进行了对接焊,利用计算机有限元软件对3种焊接方法的接头变形情况进行了仿真,并对接头进行了拉伸试验,测试了接头的抗拉强度和延伸率。结果表明:焊接接头变形由大到小的顺序为:氩弧焊、微束等离子弧焊、激光焊,其中激光焊接角变形量最小为0.8°,而氩弧焊的变形量相对较大达到了6.1°。微束等离子弧焊接接头抗拉强度最高为902 MPa,氩弧焊接头最低为854 MPa,微束等离子弧焊接接头延伸率最高为10.1%,氩弧焊接头最低为8.1%。     

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     

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．     

ZXGK型整流弧焊空气等离子切割两用机

一种新型的弧焊一切割两用机在临海问世。该机设计先进,结构合理,构思新颖,一机两用,使用方便,填补了国内空白,最近通过了新产品鉴定。该两用机全称为ZXGK型整流弧焊空气等离子切割两用机,是临海电机厂在实用新型专利及提供样机的基础上。经改进设计,试制而成。ZXGK型整流弧焊空气等离子切割两用机,可一机两用,无论焊接或是切割都具有单机应有的功能:作切割机使用时,以廉价的压缩空气作为工作气体,在高温等离子电弧下切割工件,切割速度快,切口窄而光滑,热影响区小,工作不变形;作弧焊机     

铝合金穿孔型等离子弧立焊的遗传算法设计

铝合金穿孔型等离子弧立焊焊接过程复杂，焊接质量受到多种工艺因素的影响，如何确定焊接工艺参数的近似最优化配置亟待解决．遗传算法在解决复杂的、非线性的系统优化时体现了优越性．应用C 语言，采用面向对象的程序设计方法，设计适用于等离子弧立焊的基本遗传算法，为进一步试验研究穿孔型等离子弧立焊的工艺参数的优化配置提供了算法程序基础．     

正负半波主电流通道不同的变极性等离子弧焊

介绍了一种适合于铝镁及其合金焊接的变极性等离子弧焊新技术．此技术与由一台逆变电源为主弧电流供电、主弧正负半波共享一个电流通道等离子弧的传统技术相比,最大的不同是主弧正负半波电流由２台直流电源供电,正负半波电流分别流经２个不同的电流通道,对工件（铝）实现了变极性电流焊接．它的负半波不仅避免了传统技术因主、维弧相互干涉而造成的电弧不稳定,而且具有可靠的阴极清理作用．正负半波对焊缝成形的对比实验表明,正半波对焊缝成形起决定性作用,而负半波的影响很小,主要作用是完成对工件氧化膜的清理．     

不锈钢氮气等离子弧手工切割的试验研究

在自制设备的基础上,进行了氮气等离子弧不锈钢手工切割试验研究,本文综合分析了等离子弧工艺参数对稳定性、割口质量及生产率的影响。并初步研究了不锈钢切割时割口底部熔瘤的形成过程和消除途径,以及喷咀烧损的原因和提高寿命的措施。同时进行了等离子弧割口与鉋削加工不锈钢坡口在焊接后性能的比较,并提出了厚度为8～20毫米不锈钢板合适的切割规范。     

等离子弧穿孔法立焊焊缝成形规律的研究

研究了铝合金等离子弧穿孔法立焊的焊接工艺规范及焊接参数对焊缝成形的影响．结果表明：采用立焊方法，其焊接规范区间增宽，工艺再现性好；控制喷嘴到工件的距离可实现对焊缝正反面增高量及宽度的控制；填充焊丝及装配间隙对焊缝成形及穿孔熔池的稳定性有一定的影响．     

Ti-Mg对SiCp/Al复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

为分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Mg混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填充Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为204.7 MPa.此外还探讨了Mg在等离子弧原位焊接中的作用.     

Ti-Mg对SiCp/Al复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

为分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Mg混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填充Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为204.7 MPa.此外还探讨了Mg在等离子弧原位焊接中的作用.     

晶闸管电抗器式矩形波交流弧焊电源

矩形波交流弧焊电源可大大提高钨极氩弧焊接的质量,采用晶闸管电抗器式弧焊电源可实现这一技术,并因其良好的性能作为焊接电源可广泛应用.     

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．     

铝锂合金激光-等离子弧复合焊焊缝表面成形

铝合金激光-等离子弧复合焊(LB-PAW)中焊缝表面成形质量差。为了解其形成机理和解决方法,建立了可考虑等离子弧力作用的激光-等离子弧复合焊熔池流动数值分析模型,研究了不同热源次序对熔池速度场的影响,并进行了不同热源次序条件下铝锂合金焊缝成形试验。结果表明:在单纯激光焊、复合焊等离子弧前置和等离子弧后置3种条件下,熔池表面流动环路及速度存在很大不同;复合焊等离子弧前置时焊缝表面出现较深凹坑,纹理粗大,成形不良,等离子弧后置时焊缝表面平整,成形良好。在铝合金1420的LB-PAW中,熔池流动与焊缝表面成形情况密切相关,等离弧力是影响焊缝表面质量的主要因素之一,建议采用"激光在前,等离子弧在后"的热源次序进行铝合金焊接。     

等离子弧焊的熔透适应控制研究

等离子弧焊是在钨极氩弧焊基础上发展起来的一种高能密度热源的先进熔焊方法。它依靠机械、热和电磁收缩效应使等离子弧的能量密度提高到10~5～1O~6W/cm~2,温度提高到25000°K以上,因而可以较高速度焊接许多可焊性差的金属材料,特别是可利用熔孔效应实现不加衬垫的单面自动焊,即一次焊透的对接自动焊。近十多年来,各工业发达国家都十分重视这种焊接方法的研究发展工作。国内也有不少工厂已在生产中应用。但是这种焊接方法要求控制的参数很多,对每一个参数及其相互配合的控制要求较高,许多应用     

建筑钢筋对接焊智能焊接系统的研究

介绍一种全自动焊接系统。焊接的引弧、熔化、挤压和保温4个过程全由单片机89C52来完成，引弧和熔化全采用了智能判断，确保这两个过程准确完成；利用大功率器件、逆变技术和PWM集成控制器，构成了一种新型的弧焊逆变电源。     

浅析等离子弧焊在换热器不锈钢薄板上内圆自动焊接的应用

随着科学技术的不断进步,人们对焊接工艺有了更高的要求,等离子弧是采用等离子焊炬压缩自由电弧,形成高温、高电离度和高能量密度的电弧,等离子弧与TIG焊相比,具有焊接质量高、焊接速度快、热量集中等优点,将此技术应用在换热器不锈钢薄板的焊接,攻克了国内全焊接换热器,不适用高压工况的技术瓶颈。     

逆变式 MMA 弧焊电源控制系统研究

针对手工焊条电弧焊（ＭＭＡ）弧焊过程特点，建立了绝缘栅型晶体管逆变式弧焊电源控制系统。该系统采用新的外特性控制方法，能够区分空载和近空载燃弧状态并分别进行闭环控制，使得空载损耗小于１０Ｗ，并有利于焊接过程电弧稳定。将所提出的弧焊逆变器“本脉冲反馈控制”技术应用于恒流输出及电弧推力控制。研究表明：在焊接规范调节全范围内，电源输出电流动态响应时间均小于０．５ｍｓ，且无超调。由燃弧或短路向空载状态转换时，空载电压建立时间实测值小于２μｓ，上述指标能够很好地满足ＭＭＡ弧焊工艺要求。