阳极弧根位置对热喷涂等离子喷枪特性的影响

研究开发了一种新型的双阳极等离子喷枪，可以在不改变任何参数(如电弧电流和气体流量)的条件下，调节阳极弧根的位置，从而改变等离子炬的特性。试验采用热焓探针测量了不同阳极弧根位置条件下，氩等离子射流的温度和速度分布；通过测量喷枪冷却水的温升来估算喷枪的效率。结果表明，随着阳极弧根向喷嘴下游的移动，等离子射流的温度和速度以及喷枪的效率都有显著的提升。     

电弧等离子体发生器中的双弧问题

双弧现象及其影响在等离子切割、焊接过程中,由于规范参数选择不当,或枪体设计不合理,而经常产生双弧。在非转移弧型的多级阳极等离子体发生器中,也会发生类似于双弧的所谓串弧现象。双弧不仅是使阳极或喷咀烧损和产生工艺缺陷的重要原因,更主要的是限制了等离子体发生器的使用电流和使用功率的提高。     

横向交变磁场作用下的等离子体弧特性分析

以外加横向交变磁场作用下的等离子体弧为研究对象,建立了等离子体弧摆动幅度和热流密度分布的数学模型.对横向交变磁约束下的等离子体弧射流特性进行理论研究,并分析工艺参数和励磁强度对横向交变磁约束等离子体弧形态和特性的影响规律.结果表明,横向交变磁场可有效控制等离子体弧形态和位置,等离子体弧在横向交变磁场作用下,分布范围增大、热流密度梯度减小.其摆动幅度随磁场强度的增加而增大,但过高的磁场强度会使等离子体弧变得不稳定;相同励磁强度下,气流量和弧电流越小、喷嘴到工件的距离越大,则摆动幅度越大;而工件表面的等离子体弧热流密度分布随励磁强度的增强趋于平坦化;相同励磁条件下,热流密度峰值随气体流量和弧电流的增大而增大、随喷嘴到工件距离的增大而减小.     

小孔等离子弧焊接能量分配及损失分析

通过公式计算对小孔等离子弧焊的等离子孤功率损失进行分析.等离子弧在焊接过程中的功率损失包括等离子弧通过喷嘴的功率损失、喷嘴出口到小孔的等离子弧功率损失、等离子弧穿过小孔的功率损失等.通过定量计算,研究了等离子弧在焊接过程中的功率损失以及在穿孔焊接过程中形成小孔所需要的等离子孤功率大小等问题.     

YAG激光等离子弧复合焊接热源光谱特征分析

利用所研制的YAG激光等离子弧复合热源,进行了不锈钢激光等离子弧复合焊过程的电弧、光致金属蒸气成像观察和光谱分析.研究结果表明,不锈钢的激光焊金属蒸气云与等离子弧具有完全不同的动态特征,其线光谱峰出现在不同的波长带,激光焊Ar谱线波长出现在 520 nm,等离子弧焊的Ar谱线波长均大于696 nm,当激光与等离子弧复合,线光谱是两者的组合,谱线强度增大,可观察到Fe、Cr和Ni等的特征光谱产生.复合焊线光谱特征与激光功率、焊接电流、热源间距和热源顺序密切相关,当热源间距很大时,复合焊的光谱特征实际上是两种热源特征光谱的简单组合,这主要取决于激光与电弧的相互作用.     

温锻小锥角弧齿锥齿轮脱模运动分析

利用ADAMS软件对小锥角弧齿锥齿轮脱模过程进行分析.结果表明,弧齿锥齿轮能顺利脱模,在开始阶段,脱模所需要的力最大.在其它参数不变的情况下,随着压力角的增大,脱模力减小;随着螺旋角的增大,脱模力增大;随着齿宽的增大,脱模力增大.     

保护气流量和弧长变化对电弧温度场与流场的影响

在建立了二维稳态自由燃烧的钨极氩弧焊电弧的轴对称模型的前提下,对不同弧长的电弧和改变保护气流量的电弧模型的温度场和流场进行计算比较.弧长增大,电弧的温度值、电弧电压和电弧轴向速度增加,弧长在8～10mm时轴向速度趋于稳定,气流质量得到了改善.适中的弧长可使阳极试板表面的热输入最大.保护气对电弧有压缩作用,使电弧温度升高.加大流量后对流散热的作用更明显,电极侧面的顺时针漩涡流被抵消和压缩,轴向速度的极大值区向着电极的方向运动,流线也变得相对整齐,但减缓了电弧在熔池表面的流速.     

厚壁管全位置焊接可变增益PID弧长调节器的设计

在厚壁管窄间隙全位置TIG焊中,弧长是影响焊接质量最敏感的焊接参数之一,由于钨极的烧损、前道焊缝的成形、熔池变化、焊件几何形状及全位置空间变化时重力引起的弧长调节的阻力不变变化等因素的影响,没有弧长调节功能,不可能维持电弧长度的肯定,特别是全位置焊接时,重力对弧长影响非常突出,必须采取特殊的控制方法克服其不良影响,因此作者设计了基于单片机控制的弧压传感可变增益PID控制器,并针对不同的弧压偏差范围采用快速控制、分离积分和附加不敏感区来改善其控制品质,在实际产品焊接中取得了较好的控制效果。     

工艺参数对焊接等离子弧的影响

基于双区域近似电弧模型的理论,研究了工艺参数对喷嘴出口处转移型焊接等离子弧的影响,给出了喷嘴出口处等离子电弧的伏安特性曲线,以及在不同离子气流速和喷嘴直径的条件下,电弧的弧柱半径及压力随焊接电流变化的曲线,并与试验数据进行比较,比较结果表明,计算结果与试验测量值吻合良好。同时还分析了喷嘴直径、钨极内缩量以及离子气流速在相应的焊接电流下对等离子弧功率与电弧力的影响,并绘出曲线图。研究结果表明,对于中小电流规范下的转移型等离子弧焊接,采用双区域近似电弧模型来研究喷嘴出口处等离子弧的特性是可行的,该模型计算简便,可为得到高质量等离子弧焊接的设计及生产提供理论基础。     

空气等离子切割机引弧策略

空气等离子切割机的传统引弧控制策略为恒流控制,导致引弧电阻功率等级高且需要实时采样引导弧电流。提出了改进的引弧控制策略,无需检测引导弧电流即可增加引导弧电流线性,在保证引弧成功率的前提下,极大降低了引弧电阻的功率等级,并减少电流传感器的使用,降低成本,同时能灵活调节引导弧的强烈程度。实验结果验证了改进的引弧控制策略的理论分析以及实用性。     

工艺参数对阳极弧放电等离子体制备镍纳米粉的影响

在Ar惰性保护气氛中，采用阳极弧放电等离子方法用自行研制的装置制备出了高纯Ni纳米粉末。研究了在制备过程中电弧电流、气体压力等工艺参数对纳米粉产率及粒度的影响。利用XRD、TEM对制得的样品的形貌、晶体结构、粒度及其分布进行测定。结果表明，适当控制某些工艺参数就能制取粒径范围在20nm～100nm的纳米粉，在其它工艺参数不变条件下，气压升高或电弧电流增大，都会使粒度增大，产率提高。     

薄壁件等离子弧熔覆快速成形的温度控制研究

介绍一种基于等离子弧熔覆的薄壁件快速成形工艺,通过数值模拟与实验相结合的方法研究不同的热输入与散热条件下,薄壁件成形中的温度分布规律及控制方法。研究结果表明:在成形中,当等离子弧功率不变时,薄壁件的温度会越来越高,导致因过度熔化而坍塌;随着层高的增加,逐步减小等离子弧功率,可以明显减少热输入,改善过度流淌等缺陷,但等离子弧功率过低时会导致无法将填充金属丝熔化而产生夹丝。提出一种减小等离子弧功率与跟随式直接水冷相结合的成形温度控制方式,有效控制了成形过程中薄壁件的整体温升,避免了薄壁件的坍塌、夹丝等缺陷,保证了成形质量。     

金刚石绳锯加工弧区锯切力分布的研究

本文针对金刚石绳锯的柔性加工以及长锯切弧区的加工特点,采用弧区内分段的实验方法,在弧区七个位置选取了50 mm的微段,对每个微段进行锯切力的测量,进而总结出锯切加工弧区内锯切力的分布情况.研究结果表明:当线速度和进给速度较小时,整个弧区的锯切力的波动较小,随着线速度和进给速度的增大,弧区锯切力在整个弧区的波动随之变大;...     

等离子-MIG焊接起弧过程

采用Paschen定律对电弧空间内不同起弧路径上的击穿电压进行了计算,分析等离子-MIG双电弧焊接时的起弧过程,研究了击穿长度和温度对起弧过程的共同作用;成功地解释了等离子电弧借助MIG电弧提供的导电通道引燃的过程.结果表明,在分析电弧空间各不同路径上最小击穿电压时,除了要考虑击穿间隙的大小外,还必须考虑到温度的分布和保护气氛的种类.Paschen定律可以对这几个因素的共同影响进行分析,从而有效地预测了后引燃电弧的起弧路径,这种方法也可以推广到其它双电弧焊接方法.通过高速摄像拍摄,对实际的起弧过程进行了分析,验证了计算的结果.     

基于阳极极化曲线的预测镁合金微弧氧化起弧特性的新方法

提出了一种以镁合阳极极化曲线来判断微弧氧化起弧难易的新方法。在不同的电解液中,测试了镁合金的阳极极化曲线及微弧氧化的起弧特性。结果表明,起弧电压首先与其在对应电解液中进行阳极极化时形成的钝化膜的稳定性有关:膜层越稳定,即阳极极化曲线上钝化区宽度越宽,则在相应的电解液中微弧氧化起弧电压越低;当钝化区间宽度相近时,则在钝化区间后期极化电流越小,起弧电压越低。     

CO2焊接弧长控制模型

通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究，提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律，以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理，建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验表明，当焊接工件与焊炬喷嘴之间的距离发生较大变化时，根据模型进行调节，可以保证不同干伸长条件下焊接电弧弧长基本不变，焊缝成形基本一致。     

螺柱焊旋弧磁场仿真

利用电磁仿真软件Maxwell对螺柱焊的径向对称旋弧磁场的影响因素进行研究。结果表明:有无磁心、有无外壳、磁心高度、磁心直径以及外壳上延伸与磁心之间的较小间隙,都会对电弧区磁场产生明显影响,而螺线管直径大小对磁场影响较小;磁心高度越小、磁心直径越大或外壳上下延伸间隙越小,磁场越大。并以此来指导旋弧磁场装置的结构设计和材料选择,设计出一种磁场转化效率较高的螺母焊接磁控旋弧装置。     

非转移弧等离子体炬传热与流动的数值模拟

以非转移弧等离子体炬为研究对象,对等离子体电弧和阳极的传热与流动进行了数值模拟,并求解了质量方程、动量方程、能量方程、电势方程和磁场方程,获得了等离子体弧的温度、速度和电流密度分布。计算结果表明,阳极内壁面温度变化不大;等离子体炬出口处径向温度和速度分布类似抛物线形分布;提高进气速度或减小电弧电流,均使得电弧阳极斑点向下游移动。     

全桥逆变氩弧焊机的研究及改进

随功率增加使可靠性降低及高频引弧致机器发生故障是目前大功率氩弧焊机设计及使用中的关键问题。作者研究了国内外多种并研究出异步通断异步通断型全桥主电路和高频引弧回避电路，进一步了逆变焊机的功能。     

一种新颖GMAW引弧方法研究

针对目前GMAW接触引弧易出现的瞬间断弧、爆断飞溅、引弧过程稳定性差的缺点,分析了GMAW接触引弧过程的机理和影响上述问题的因素,提出了一种全新的GMAW限流引弧方法,设计了该方法的数字化引弧流程,进行了CO2和MIG焊引弧试验。试验结果表明,该方法电流上升速率快、引弧时间短;最重要的是本方法避免了传统引弧时由于焊丝直径和导电特性及焊丝与工件接触瞬间接触状况变化引起的电流不稳定造成的熄弧和断弧等现象,因此,引弧过程稳定,成功率也高,同时也大大降低了引弧过程的飞溅。由于该方法在引弧过程中采用电流控制,适用于GMAW中各种焊接方法,特别适合于多功能GMAW焊接电源。