横向旋转磁场对TIG焊焊缝成形的影响

设计了一种横向旋转磁场发生装置,利用载波和高频调幅波分别控制励磁电流(0～15 A)和励磁频率(50～1 000 Hz)的大小.将该磁场应用于TIG焊,利用磁场的旋转带动TIG焊接电弧的旋转,并以奥氏体不锈钢0Cr18Ni12Mo2Ti为研究对象,重点考察了磁场参数对其焊缝成形的影响规律.分析了横向旋转磁场作用下TIG焊电弧瞬时形态的特点,并根据旋转电弧对工件作用区域的变化特征,论述了横向旋转磁场影响焊缝成形的机理.结果表明,合理设置横向旋转磁场的磁参数可简便、有效地控制焊缝成形,能够满足不同场合的焊接要求.     

旋转磁场作用下的MAG焊电弧运动特征

将励磁电流大小和励磁频率可调的横向旋转磁场应用于MAG焊电弧;利用高速摄像技术,研究.保护气体为ψ(Ar)98%+ψ(O2)2%的MAG焊;在励磁频率不变的情况下,调节励磁电流大小,以及在励磁电流不变的情况下,调节励磁频率的大小;分别研究了励磁电流大小和励磁频率对MAG焊电弧影响的机理和电弧的运动行为,研究励磁电流大小对孤高的影响规律;试验结果表明:当励磁频率不变时,励磁电流越大,电弧旋转半径越大,弧高降低;当励磁电流不变时,励磁频率越大,电弧旋转半径越小.孤高降低.     

旋转磁场作用下的TIG焊电弧运动特征

将旋转磁场应用于TIG焊电弧,用高速摄像研究了励磁转换频率、励磁电流大小以及励磁相序对TIG焊电弧运动特征的影响规律,并分析了这些磁场参数改变电弧运动行为的原因.     

基于旋转电弧传感法和神经网络的焊缝成形预测模型

搭建了基于旋转电弧传感法的焊接试验平台,制定焊缝成形与焊接电流波形情况的评价指标,确定以旋转电弧传感器检测的焊接电流、旋转频率、焊枪高度和焊枪旋转半径作为影响焊缝成形与焊接电流波形的关键因素。进行了焊接试验,采集训练数据,推导了焊接电流、旋转频率、焊枪高度、焊枪旋转半径与焊缝成形、焊接电流波形之间的神经网络模型。最后的验证试验表明,所构建的神经网络模型能较好地预测焊缝成形及焊接电流波形情况,能够为旋转电弧法最优焊接工艺参数的选取提供依据,以实现优异的焊接过程自动化。     

高频交变磁场对大电流GMAW熔滴过渡和飞溅率的影响

在熔化极气体保护焊过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和焊丝伸出长度是提高焊接熔敷率的直接途径.但当熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,飞溅增大,焊缝成形变差.施加不同频率的纵向交变磁场,对焊缝成形进行控制.采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧形态和熔滴过渡,研究不同频率的磁场对熔滴过渡和焊接飞溅率的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式不同,产生飞溅的机理不同;外加频率为1 000 Hz纵向交变磁场时,电弧的旋转半径减小,电弧的挺度增大,旋转射流过渡时电弧更稳定,焊接飞溅率降低,焊缝成形改善.     

高速旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形的分析

采用平特性电源，研究了高速旋转电弧窄间隙MAG焊接工艺对焊缝成形的影响规律。结果表明，旋转电弧是通过热量的合理分配来改善焊缝成形，旋转频率对熔化速度的影响很小。提高旋转频率和降低保护气中CO2的含量有利于增加侧壁熔深，改善焊缝成形；但同时也容易造成电弧与侧壁短路，恶化焊缝成形，严重的将出现未熔合。所以在间隙小于10min时旋转频率应小于50Hz。焊接速度的变化不会影响过渡形式，但较低的焊接速度可以得到更大的表面下凹。     

基于ANSYS的旋转电弧焊接温度场的数值模拟

旋转电弧焊接是一个电弧边旋转边移动的焊接过程,可用来进行焊缝跟踪,可使焊接质量良好。本文以高斯分布热源作为焊接热源,初步分析了旋转电弧传感器旋转半径、旋转频率、旋转方向、电弧电压、焊接电流及焊接速度的改变对焊接熔池的影响,从而为合理选择焊接工艺参数和保证焊缝质量提供了理论依据。     

高效MAG焊接旋转射流过渡时液流束的运动分析

利用高速摄像研究了高效MAG焊接旋转射流过渡过程,对旋转射流过渡过程中液流束以及电弧运动进行了观察.通过分析液流束和焊接电弧上的作用力,揭示了旋转射流过渡时液流束的运动特性以及液流束的运动与焊接电弧的运动之间的主从关系.指出旋转射流过渡时特有的焊接电弧形态所产生的电弧力促使液流束的旋转,而液流束的旋转又带动焊接电弧的旋转.在旋转过程中,液流束上阳极斑点力促进了液流束的旋转,而工件上阴极斑点的粘着性阻碍了电弧的旋转.因此可以通过控制焊接电弧形态,达到控制旋转射流过渡过程的目的.     

磁控旋转电弧管板对焊装置的研制

根据磁控旋转电弧的工作原理,设计了一种新型磁控旋转电弧管板对焊装置。该装置由机械机构和电气控制两部分组成,满足了焊件夹紧、定位、顶锻等功能,提供了对焊所需的电源、磁场及其逻辑控制系统等。其中,顶锻机构采用了电磁和弹簧加压方式代替液压顶锻,简化了设备构成;励磁电源具有恒电流和恒电压外特性,可方便控制磁感应强度,改变电弧旋转速率。实现了焊接过程中引弧、旋弧、顶锻的自动控制,操作简单方便。电弧形态试验表明,通过焊接参数的调节该装置可产生稳定的旋转电弧,焊件端面金属熔化均匀,可以满足对焊工艺的需求。     

外加纵向磁场作用下的MIG焊电弧形态

利用高速摄像装置拍摄外加纵向磁场作用下的MIG焊接电弧,对电弧形态的变化进行研究.通过电弧照片可以明显看出,在外加间歇交变纵向磁场的作用下,MIG焊接电弧沿着焊丝轴向发生逆时针和顺时针交替变化的旋转运动.磁场频率一定时,随着激磁电流的增大电弧扩张、亮度变小、电弧电流减小;激磁电流一定时,随着磁场频率的增大.焊接电弧旋转频率变大.在外加纵向磁场作用下,熔滴形态发生椭球形变化,焊接电弧随着熔滴形态的变化而改变.激磁电流为0.5～0.8A时,随着激磁电流的增大,焊接电流衰减幅度较大;激磁电流为0.8～1.5 A时,随着激磁电流的增大,焊接电流衰减幅度减小,逐渐趋于平缓.     

纵向磁场作用下的旋转射流过渡的机理

介绍了纵向磁场作用下的旋转射流过渡的动态过程，分析了由于导电流体的旋转而引起的周向电流，以及由于周向电流与外加磁场的相互作用而产生的对熔滴过渡过程的影响。通过试验验证了外加磁场可以有效的控制高效MAG焊接的旋转射流过渡过程。在送丝速度45m／min，保护气体为80％，Ar 20%CO2，得到稳定性好、可控性好的旋转射流过渡，从而大大提高了焊接生产效率。实现了在连续大电流的区间获得稳定的无氦保护的低成本高效MAG焊接新工艺。     

旋转磁场净化钢液的实验研究

对旋转磁场净化钢液技术进行的实验研究表明，钢液在磁场下旋转速度的增加能加速夹杂物的向心迁移和聚合，但过高的转速将导致液面的卷流，降低分离效果。在同样的磁场强度下，不锈钢液由于粘度大，因而其转速比碳钢液的转速约低20％～30％。旋转磁场的施加使钢液中全氧含量迅速降低，在80～120r／min的转速下，碳钢可以获得约70％、不锈钢可以获得38％以上的全氧含量去除效率。     

旋转磁场及Ce对Sn-Bi合金凝固组织的影响

研究了旋转磁场及Ce对Sn-Bi合金凝固过程的影响。试验结果表明,对Sn-55Bi亚共晶合金,旋转磁场能显著地细化晶粒,抑制初生相Sn的生长,改善组织;对Sn-65Bi过共晶合金,施加旋转磁场消除了组织不均匀的现象,但对初生相Bi的细化作用不大;在Sn-65Bi过共晶合金中加入1%(质量分数)的Ce后施加旋转磁场,明显抑制了初生相的生长,大块Bi相得到显著细化,分析认为这是由旋转磁场及Ce共同作用的结果。     

螺旋磁场对Pb-Sn合金成分偏析的影响

测试分析新型电磁搅拌器内螺旋磁场和旋转磁场的磁感应强度、分布和作用规律,研究螺旋磁场对Pb-80%Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理,并与无磁场和旋转磁场条件下合金凝固组织的形貌特征及成分分布进行对比分析。结果表明:螺旋磁场相比于旋转磁场可以在铸锭内部更大区域内形成均匀搅拌,更易于破碎和细化枝晶组织,既能促进椭球或球状晶的生成,又能更好地改善宏观偏析;在频率一定的情况下,初生相晶粒尺寸随着励磁电流的增大而减小;当励磁电流为125A时,旋转磁场和螺旋磁场细化晶粒的效果最好;继续增大电流,晶粒产生粗化;螺旋磁场可基本消除成分偏析,并在较小励磁电流(100A)下达到采用旋转磁场(125A)时的最佳搅拌效果。     

真空管道高温超导侧挂悬浮旋转运动系统改进

侧挂式磁悬浮回转系统拥有两根具有单磁场峰值的永磁轨道。在环形真空管道中,该系统的磁悬浮车可以在6 mm悬浮间隙下达到80 km/h的运行速度。在不大幅改变整体结构的条件下,探讨了一种增大系统运行速度的途径。通过将2个平行的永磁轨道合并成1个具有三磁场峰值的单轨,将显著增强系统的悬浮力,从而有望提高系统的运行速度。然而车体质量的增加将抵消悬浮力增加带来的效应。综合评估二者的影响,结果表明,相比较于具有单磁峰的双轨,具有三磁场峰值的单轨能让系统获得更高的运行速度。并且,对于三磁峰单轨系统,其最大运行速度随超导块数量的增加而增加。相比较于单峰磁轨而言,当超导块列数为17时,三峰磁轨系统的运行速度可以增大8.2%。     

磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺分析

在设计一种工程实用性强、小型化的纵向磁场发生装置的基础上，将纵向磁场引入到98％Ar＋2％O2保护的射流过渡MAG焊中，提出了一种稳定、可控、有规律的磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺，并详细研究了励磁电流（磁场强度）对电弧形态及运动行为、焊丝熔化特性、熔滴过渡机制和焊缝成形的影响规律，同时指出了该工艺的不足之处一纵向磁场在抑制指状熔深的同时却形成了偏心焊缝。结果表明，外加纵向磁场后，MAG焊电弧、液锥和液流束都偏离焊丝轴线并高速旋转，熔滴过渡虽然偏离了焊丝轴线，但仍在电弧烁亮区内部进行；随着励磁电流的增大，电弧旋转角速度增加，可见弧长缩短，熔滴过渡速度加快，焊接电流减小，焊丝熔化系数提高。     

旋转磁场作用下Al-Cu合金的凝固特性

将在坩埚中熔融的Al-Cu合金迅速放置于旋转磁场之中,研究Al-Cu合金在旋转磁场作用下微观组织的变化及旋转磁场对合金结晶温度的影响,探讨了旋转磁场对金属凝固的影响机理。结果发现,旋转磁场对合金的凝固组织产生明显的细化效果,使凝固组织由原来未加磁场的粗大树枝晶变成非树枝晶组织,呈现近等轴晶颗粒,而且分布较均匀。晶间距也明显减小,同时旋转磁场使合金的结晶温度区间明显缩小。