磁再约束等离子弧切割陶瓷实验研究

通过磁再约束等离子弧切割陶瓷实验，考察约束磁场对等离子弧特性，切割质量及无渣切速的影响规律，分析了所用磁约束装置的性能和方法的局限性，指出了进一步研究高质量约束磁场装置的必要性。     

不同介质水蒸气等离子弧特性

采用光谱方法对水蒸气等离子弧的组成和温度进行了诊断，诊断结果表明，水蒸气等离子弧主要由氢原子、氢离子、氧原子、氧离子和白南电子组成；水蒸气等离子弧具有高温高焓特性，并具有强氧化性。通过光谱法对水、水 乙醇及水 丙酮等不同介质的水蒸气等离子弧温度进行了测量，结果表明，纯水介质的水蒸气等离子弧温度最高，水 乙醇介质电弧温度最低；随着乙醇或丙酮浓度的增加，电弧温度下降。对不同介质的水蒸气等离子弧的切割和焊接性能进行了试验研究，试验结果表明，浓度为20％～30％的乙醇或丙酮水蒸气等离子弧具有较好的切割性能；但是水蒸气等离子弧的焊接性能还不能令人满意。     

穿孔等离子弧焊的熔深检测

在小孔等离子弧焊接过程中，首次利用鞘层电压获知等离子云喷封角，从而获知熔深情况。从以往研究只停留在实时检测小孔是否穿透的状态信息，前进到通过等离子云喷射角来检测熔池熔深的状态。设计了无源探针检测等离子云装置，该装置简单、可靠，具有较好的工业应用前景。     

热等离子弧对钢表面淬硬深度的影响

有3种连接方式可以用于等离子弧钢的表面淬火工艺：转移弧、非转移弧和联合弧。本文对比了这3种连续方式的等离子弧对钢表面淬硬深度的影响。试验结果表明，转移弧和联合弧的加热效率比较高，可以获得比非转移弧更深的淬硬深度，但小口径的非转移弧或联合弧的电弧燃烧稳定，比较适合用于等离子弧淬火处理。     

等离子弧产生臭氧机理及防治措施

介绍了等离子弧产生臭氧机理及对人体的危害，实测表明，在等离子弧区，影响臭氧浓度的主要工艺参数是电流，电流愈大，紫外幅射愈强，产生臭氧愈多，提高５０Ａ电流，等离子弧区臭氧浓度可增加１６．９％，因此对臭氧危害应采取“防”和“治”两方面措施。所谓“防”是指正确调节等离子弧工艺参数，在满足工艺要求条件下，尽量降低电流，减少气体流量；所谓“治”是指合理安装排风除尘装置，把等离子弧产臭氧及粉尘对人体危害控制在     

基于微束等离子弧的焊缝跟踪

进行了基于微束等离子弧的焊缝跟踪传感可行性研究。利用微束等离子弧发生器产生非转移等离子弧，测量喷嘴与工件之间的等离子焰流的等效电阻，试验发现，该等效电阻与喷嘴距工件的高度之间有明确的对应关系，配合适当的扫描装置，可实现焊缝位置检测功能。进行厂维弧电流、喷嘴结构、电极直径、离子气流量等参数对该等效电阻的影响试验，为这种传感方式在实际应用中的各参数选择，提供了试验依据。     

等离子弧火焰钎焊关键技术与开发

根据等离子弧钎焊技术的特点,对等离子弧钎焊工艺进行了研究,并对等离子引弧方式、焊枪、循环冷却水装置、 PWM电源控制电路及助焊发生器的关键技术进行了设计与改进。开发的等离子弧火焰钎焊机,高效节能,整个设备结构紧凑,体积小,携带方便。     

反极性弱等离子弧丝材熔积增材制造现状与展望

反极性弱等离子弧增材制造具有制造周期短、制造成本低、工件可靠性强等特点,具有广阔的应用前景。介绍了3种反极性等离子弧丝材熔积增材制造方法的基本原理和应用现状,并分别从控制系统、焊接设备、焊接材料等3大方面综合论述了等离子弧增材制造的发展现状和存在的问题,分析了反极性等离子弧增材制造的发展方向。     

水蒸气等离子弧的光谱诊断

借助自行研制的光谱诊断系统可以对水蒸气等离子弧温度和成分进行光谱诊断，以诊断结果为论据，并根据局部热力学平衡状态列出方程，进而探讨水蒸气等离子弧电弧机理与特性，通过对具有高氢高氧高焓特征的水蒸气等离子弧的研究，丰富了电弧物理理论，并对水蒸气等离子弧电弧的应用前景具有指导意义。     

水再压缩等离子弧加工陶瓷实验研究

为减小口宽度，提高切口质量，进行了水再压缩等离子弧切割陶瓷实验研究。内容涉及基本原理，实验装置及加工参数对弧柱特性，切口宽度，切口角，无渣切速的影响规律，结果表明，施加水再压缩对提高等离子弧柱的能量密度和稳定性，进而提高陶瓷件切割质量非常有效。     

Simulation of Arc Root Fluctuation in a DC Non-Transferred Plasma Torch with Three Dimensional Modeling

It is well known that the coating quality of plasma spraying is strongly influenced by the instability of jets in the plasma spray, which is due to arc root fluctuation. Three dimensional (3D) unsteady-state modeling was employed in this research to analyze the arc root fluctuation in a DC non-transferred plasma torch. Numerical calculations on the distributions of gas temperature and velocity in the plasma torch were carried out using argon as the plasma gas. The electrical current density and potential were also discussed. The results indicate that the fluctuation of arc inside the plasma torch is mainly induced by the movement of the arc root on the anode surface. The arc root moves downstream with the flow of gas, and simultaneously the arc is bent by electromagnetic force. When the arc bends close enough to the anode boundary, a new arc root is formed somewhere upstream of the current attachment. In this paper the nature of the arc root fluctuation is presented, and also it is demonstrated that the voltage-drop calculated is larger than that measured experimentally because the plasma inside the torch has some deviation from the local thermodynamic equilibrium state hypothesis used in the current study.     

气流再压缩等离子弧焊接电弧行为

电弧等离子体行为对焊接接头组织结构和性能具有决定性作用,开展气流再压缩等离子弧特性研究对于指导先进材料的气流再压缩等离子弧焊接工艺和提高焊接接头质量具有重要意义. 针对气流再压缩等离子弧焊接新工艺,基于流体动力学和电磁理论,建立气流再压缩等离子弧数值分析模型,采用ANYSYS Fluent软件,通过C语言进行二次开发,定量计算等离子弧温度分布、流场分布、电势分布,分析压缩气对等离子弧温度场、流场、电弧电压的影响规律. 模拟结果表明,压缩气对喷嘴内的等离子弧温度分布基本没有影响,压缩气对喷嘴外的等离子弧具有拘束压缩作用;压缩气对等离子弧流场分布基本没有影响;压缩气能够提高电弧电压. 相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,气流再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力有望提高.     

金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺

提高电弧穿透能力是等离子弧焊接领域的重要课题.自主设计并搭建了金属粉末再压缩等离子弧焊接新工艺试验平台,采集焊接过程电信号、视觉信号、弧光光谱信号等,并从焊缝成形、电弧电压、熔融金属过渡、弧光光谱等方面对金属粉末再压缩等离子弧焊接过程进行了初步的研究.在相同焊接电流195 A条件下,与常规等离子弧焊接工艺相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝熔深增加1.29 mm、熔宽减少1.65 mm、电弧电压升高0.63 V.在波长为230 ~ 270 nm范围内,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接中Fe和Cr元素的特征谱线明显增多. 结果表明,在相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力增强.     

Investigation on the deposition rate and the dilution ratio of plasma surface welding

A new kind of plasma technology with both high deposition rate and low dilution ratio was developed under the calculation and analysis of the arc flame characteristics of plasma arc, the kinematics behavior of powder and powder‘ s heating in the arc. Compared with normal plasma surfacing method, the idea using constricting nozzle with small orifice diameter, long plasma arc and increasing the distance from meeting point of the two beams of powder to workpiece , to achieve the goals of high deposition rate and low dilution ratio, was put forward here. In order to prove this idea, a set of experimental system was built up and obtained satisfied results including high deposition rate( more than 25kg/h)and low dilution ratio(less than 5% ). The success of this study offers a promising prospect for developing the powder plasma surface welding in China and may open a way to improve this technology further in efftciency and quality.     

小孔型等离子弧焊接条形气孔形成机理

等离子弧焊接中厚钢板时,常存在焊接工艺窗口窄问题. 在中厚不锈钢板小孔型等离子弧焊(keyhole plasma arc welding,K-PAW )中发现,离子气体流量较弱而使匙孔未打开,形成盲孔时,会在焊缝内产生平行于焊接方向的长条形气孔,形成条形气孔时,等离子弧形态发生明显变化,电弧面积增加且波动更为剧烈,出现向后的反射. 使用高速摄影装置研究了条形气孔的形成过程.结果表明,中厚板等离子弧焊中,条形气孔是在一定的焊接速度和较低的电弧能量下,熔池前壁倾角较大,等离子弧受熔池前壁反射作用冲击熔池后壁,使熔池后壁发生弯曲,并在一定的凝固条件下保留,产生平行长气孔. 对条形气孔的研究有助于为匙孔等离子弧焊接中匙孔形成条件及机制提供新认识.     

小孔等离子弧焊接热场瞬时演变过程的数值分析

根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的“挖掘”作用,提出了一种新的焊接热源模型（TPAW）,以描述和反映等离子弧作用下“倒喇叭”状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布．在此基础上,对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元计算,分析了引弧后熔池及周围温度场的瞬时演变过程．计算出的小孔等离子弧焊缝形状与实验结果基本吻合,达到准稳态的时间与实验测试值一致．     

小直径钢管内孔等离子弧焊接新方法

所研制的内孔等离子弧焊枪,可以得到与焊枪轴线成任意角度的等离子弧。它为设计制造小型等离子弧焊枪提供了一条新的途径。作者(?)使用该焊枪对内径大于12mm 的管子,成功地进行了内孔对接焊和内孔角接焊.焊接接头质量良好.内孔等离子弧焊接具有钨极寿命长、氩气耗量少等优点,是内孔焊的一种更经济的新方法。     

真空磁压缩等离子弧焊接方法的研究

本文介绍了一种新的焊接方法——真空磁压缩等离子弧焊接。真空磁压缩等离子弧是将低真空中的自由电弧用与电极同轴向的磁场压缩后获得的。实验表明,随着气压的降低,自由电弧会越来越扩展,弧根区的电流密度越来越低,直至产生“旁弧”,不能稳定燃烧而熄灭。而且这种低真空自由电弧难以用和普通等离子弧相似的机械方法压缩。采用轴向磁场可以有效地压缩真空电弧。磁压缩的效果随气压的降低趋于明显,气压低于1.33×10~2Pa 时,几十分之一特斯拉(T)的磁场就可获得略粗于电极、上下直径近似相等的弧柱,我们称之为真空磁压缩等离子弧。使用真空磁压缩等离子弧作为热源,可以焊接一般金属和活泼金属,其熔透工件的能力可超过大气氩弧,并可用调节磁场强度的方法,调节电弧的能量分布。与常规氩弧焊、等离子孤焊、电子束焊相比,真空磁压缩等离子弧焊接有其独到的优点,可望在不久的将来获得广泛的应用。     

Effects of Anode Arc Root Fluctuation on Coating Quality During Plasma Spraying

To obtain a coating of high quality, a new type of plasma torch was designed and constructed to increase the stability of the plasma arc and reduce the air entrainment into the plasma jet. The torch, called bi-anode torch, generates an elongated arc with comparatively high arc voltage and low arc fluctuation. Spraying experiments were carried out to compare the quality of coatings deposited by a conventional torch and a bi-anode torch. Alumina coatings and tungsten carbide coatings were prepared to appraise the heating of the sprayed particles in the plasma jets and the entrainment of the surrounding air into the plasma jets, respectively. The results show that anode arc root fluctuation has only a small effect on the melting rate of alumina particles. On the other hand, reduced air entrainment into the plasma jet of the bi-anode torch will drastically reduce the decarbonization of tungsten carbide coatings.     

铝合金Plasma-GMAW-P复合焊接电弧特性及熔滴过渡行为

研究了Plasma-GMAW复合焊接过程中的电弧特性以及熔滴过渡行为。结果表明,不同电流的等离子弧通过改变GMAW电弧的导电以及受力状态来影响GMAW电弧形态以及熔滴过渡行为。等离子弧电流较小时,GMAW电弧的等离子流效应对GMAW电弧形态影响显著,基值时期的GMAW电弧基本沿焊丝轴线燃弧,峰值时期由于在焊接方向上同时受到方向相反的2个力而被压缩,熔滴所受的等离子流力以及等离子流力垂直向下的分力因此增加,对熔滴过渡的促进作用增强,熔滴更易从焊丝脱落。等离子弧电流增加,氛围中金属蒸气增多,电荷流效应对GMAW电弧的影响增强,基值时期GMAW电弧偏向等离子弧方向燃弧,由于焊接电弧存在热惯性,MIG电弧在峰值时仍偏向等离子弧,熔滴所受等离子流力垂直向下的分力因此减小,熔滴脱离焊丝的时间增加。