维弧对变极性等离子电弧特性的影响

变极性等离子弧(Variable polarity plasma arc, VPPA)焊接在厚板铝合金焊接中具有独特的优势.维弧及其维弧电源对变极性等离子电弧形态、力学特性和电弧静特性等有重要影响.通过高速摄像、压力传感器和基于工控机的信号检测系统,分析了维弧对变极性等离子电弧形态、电弧力和焊接工艺的影响规律.发现在变极性等离子弧反极性期间由于维弧电源的分流作用,电弧力下降,并易造成双弧和降低电弧电压等现象.试验结果对变极性等离子弧焊接工艺稳定性及其焊接过程控制有重要的理论指导意义.     

活性剂等离子弧焊焊接电弧的特性

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究。研究结果表明：活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大。电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式。活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高。     

大厚度铝合金变极性等离子弧穿孔立焊技术

研制以16位单片机为控制核心的双逆变型铝合金变极性等离子弧穿孔立焊专用设备,测试并分析变极性等离子电弧力学特性,对变极性等离子弧稳定性、电弧力和电弧能量的传递特征进行了深入的探讨。研究发现铝合金变极性等离子穿孔焊接中正极性电弧对力更具影响,而反极性电弧对热更具影响,实时保持穿孔熔池上热和力的平衡是厚板变极性等离子弧稳定穿孔焊接关键所在。用自行研制的设备成功实现了15 mm LD10铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺,研究结果对于将变极性等离子弧焊接工艺应用到我国航空航天等领域具有重要的现实意义。     

变极性等离子双弧及其控制

等离子电弧由于受机械压缩、热压缩和电磁压缩三种压缩效应,电位梯度高,当焊接参数不当时易出现双弧。在铝合金变极性等离子弧焊接反极性期间由于电弧相对正极性期间电弧发散,更易出现双弧。焊接电流与离子气流量的合理匹配、喷嘴孔径与电极内缩量的配合以及变极性等离子弧焊接电源结构等是影响变极性等离子弧双弧的主要因素。通过改进焊接电源的结构及控制方法,即在维弧电源主回路上串接MOSFET管,通过MOSFET管的开通与关断来实现对维弧电源主回路的通断控制,从而避免了铝合金变极性等离子弧焊接反极性期间维弧电源分流形成双弧。通过合理选择焊接参数有效解决了铝合金变极性等离子弧焊接时的双弧现象,在厚板铝合金变极性等离子弧焊接中获得了理想的焊接质量。     

电弧等离子体多物理场分布特征

等离子弧加热技术被广泛应用于冶金领域,采用磁流体动力学理论(Magnetohydrodynamic theory,MHD)建立直流电弧等离子体的数学模型,利用Fluent软件求解电磁场、温度场、速度场的耦合过程,研究不同弧长大小,不同入口速度对电弧温度分布、形貌、轴向速度分布和电流密度分布的影响。研究结果表明,弧长大小和入口速度对电弧特征分布有明显影响,但不是线性相关。电弧温度沿轴向降低,径向温度分布是以轴线为中心沿两侧径向逐渐降低,等离子弧温度呈“钟型”分布。电弧中心轴线速度在阴极处急剧增加然后逐渐降低。沿轴向方向,电流密度呈指数下降趋势。当入口速度为10 m/s时,随着弧长的增加,电弧有效作用面积范围也增加,当弧长为20 mm或25 mm时,射流现象最明显,轴向最大速度可达到约408 m/s。研究结果解释了不同弧长和入口速度对电弧特征的影响规律,为电弧等离子体加热工艺的应用提供了理论依据。     

基于双层同轴复合电弧的穿孔焊工艺可行性研究

单电极单电弧热源存在热力耦合的固有特性,制约了对熔池热力行为的精确调控,需要改进成弧方式来缓解电弧热力输出的耦合效应.提出双层电弧同轴复合成弧技术,基于等离子弧焊枪,设计了新型喷嘴,将环形自由电弧与中心的压缩电弧同轴复合.电弧燃烧试验测试发现,所设计的焊枪能够形成稳定的复合电弧,电弧宽度可由环形电弧电流调节;将复合电弧与纯压缩电弧进行初步的穿孔焊接对比试验,复合电弧能够实现稳定的穿孔焊接,焊接过程中的小孔行为和焊缝结果与常规压缩电弧基本一致.开展的试验结果初步验证了双层同轴复合电弧焊的可行性,为后续改善穿孔焊接小孔稳定性奠定基础.     

等离子弧焊匙孔对电弧物理特性影响规律的研究

匙孔是等离子弧焊的重要特征。建立等离子弧焊电弧数值模型,对比分析含匙孔和不考虑匙孔的两种情况下,电弧温度场、流场、电磁场等物理特性的差异性,揭示匙孔对等离子弧物理特性的影响规律。采用光谱诊断方法计算电弧温度分布,从而验证模拟结果。数值模拟研究结果表明,匙孔的出现,导致电弧体积增大,弧柱区平均电流密度下降,从而导致电弧最高温度降低约2 400 K,等离子体最大流速从437 m/s降低到349 m/s。匙孔直径沿匙孔深度方向减小,对电弧产生附加的机械压缩作用,使匙孔底部电弧的温度和速度上升。数值模拟与光谱诊断获取的轴线上温度大小及变化规律相接近,证明电弧数值模型的可靠性,也说明建立等离子弧数值模型时,应当考虑匙孔的影响。     

双尖角磁场再压缩等离子弧切割

通过对于双尖角磁场再压缩等离子弧的电弧形态、电特性、热特性、力学特性及电弧稳定性的测定与分析,说明采用双尖角磁场再压缩等离子弧沿电弧截面长径方向进行切割是提高切口质量、工艺稳定性和切割生产率的有效途径。本文介绍了采用此方法对16～20mmlCr18Ni9Ti钢板切割的试验结果,并就双尖角磁场的磁头结构、再压缩等离子弧的物理特征及工艺特性、切割规范选择以及切口质量进行了探讨。     

高效能超声速等离子弧喷涂技术研究

近年来高速喷涂已成为国际热喷涂技术的发展趋势，爆炸喷涂、高速火焰喷涂、高速电弧喷涂及超声速等离子弧喷涂等技术越来越受到重视。超声速等离子弧喷涂技术与其他高速喷涂技术相比，具有射流速度高、热源温度高、效率高，可以喷涂几乎所有粉末材料(特别是高熔点陶瓷材料、难熔金属和金属陶瓷等)的综合优点，获得的涂层致密性、强韧性和结合强度都有显著提高。目前国外只有     

等离子弧切割 第四讲 空气等离子弧切割法的工艺特性与切割参数

1.基本特性 空气等离子弧切割是利用干燥的压缩空气作工作气体的一种切割方法。空气中含约80％N_2和约20％O_2,它的切割工艺特性介于氮等离子弧和氧等离子弧切割法之间,主要是为切割工业上应用最多的低碳钢和低合金结构钢而开发的。 由于电弧氛围中存在氧,切割上述结构钢时也发生铁-氧燃烧反应,产生附加热量并形成FeO熔     

等离子电弧加热切削加工工艺

等离子电弧加热切削工艺是有别于金属切削加工的新工艺,本文对其进行初步探讨。 1.加工方法 如图1所示,当工件旋转刀具进给切削时,在距切削刃适当距离的地方,利用高能等离子电弧把被加工工件切削区域瞬时加热,使其物理机械性能改变,这时刀具所切削的被加工区域,已不是坚硬的组织。因此,切削阻力大大降低,就可以增加切削用量,提高生产率。 显然,等离子电弧喷枪的运动应与刀具同步。 2.等离子体与等离子电弧 (1)气体电离 图2所示是带有较高电压的两极,在适当的间     

等离子弧切割：第九讲 等离子弧切割操作要点与常见故障

一、等离子弧切割操作要点 等离子弧切割是利用高温、高速等离子流局部加热工件实现切割的方法,在操作上与传统的气割方法有相当的差异。 1.起割与打孔 等离子弧切割不需象气割时那样对工件起割处先进行预热,主电弧一建立就要开始切割。因此,起割时一般采用从工件边缘割入的工艺,也就是预先把割     

直流低压小电流非接触起弧的等离子切割炬研制

介绍一种由阴极杆上多道螺旋沟槽吹气、阳极帽可相对阴极杆作轴向位移的等离子切割炬。该装置在直流低电压、小电流情况下可靠起弧,且阴极杆不与工件接触,电弧束稳定。     

德国EWM等离子自动焊接机在南京金口投入使用

日前，南京金口机械制造有限公司花费巨资购买的德国EWM等离子自动焊机已投入使用，它适用于不锈钢罐体及压力容器的环、纵缝自动焊接。 利用密度大，电弧温度高（8000-24000℃）的等离子弧来熔化金属的过程称为等离子焊接。等离子自动焊接具有焊接变形小，焊接质量高；穿透能力强；电弧能量集中，焊接热影响区小，焊接变形小；电极使用寿命长，焊缝缺陷少等优点。     

穿孔等离子弧焊接中等离子云电流的产生机制及简化模型

为完善等离子体控制技术,基于等离子体物理理论的知识,对穿孔等离子弧焊接时等离子云产生机理进行了研究,分析探针测量等离子云时产生电流的原因。当把探针放置在等离子云中,由于等离子体的特殊性,将在探针上产生了负电位,通过分析发现,这个负电位大小与检测处等离子体温度有关。从等离子体物理理论的角度出发,将等离子体导电过程简化等效为一个具有内阻的电源,建立了适应于穿孔等离子弧焊接中等离子云电特性的简化模型。该模型能够较好地解释等离子云电信号随着探针到工件中心距离的增加而单调减小的规律,同时给出了探针放置的最佳位置。     

等离子弧切割：第十讲 等离子弧切割面的质量特性与安全技术

一、等离子弧割面的质量特性及其评定 1.切割面的质量特性 (1)切口形状 等离子弧切出的切口形状通常如图25所示、其特征是:①上宽下窄,切割面有斜度,且略呈弧线形(氩氢等离子弧切割时呈内凹形)。②左右切割面的倾斜角不相同。     

数控等离子切割技术的研制及其推广应用

一、等离子切割的特点和种类 1.特点 在放电的高温条件下,作为载体的工作气体被电离,形成正负离子数相等的等离子状态,它导电性能良好,在电极为“负”极,“工件”为正极的强电场作用下,产生等离子弧;然后通过机械压缩、热压缩和磁压缩,使得弧柱电流密集,从而产生极高的温度和高速气流,高温、高速的等离子弧及其焰流使工件金属熔化,并吹离基体形成割缝。由于弧柱温度远远超过金属及其氧化物的熔点,因此除切割碳钢外,等离子还可用于切割不锈钢、     

粉末等离子堆焊在高温高压阀门上的应用

粉末等离子堆焊是利用氩气等离子弧做热源,采用合金粉末做填充材料的一种熔敷方法。它与手工电弧堆焊相比,具有电弧燃烧稳定,冲淡率低,堆焊层成形美观、平整、光滑、硬度均匀,节约合金材料,焊后加工容易等特点。同时还可使堆焊成本大幅度地降低,提高产品质量。     

新型柔性变极性等离子弧铝合金横焊技术研究

针对中厚板铝合金横向焊接的技术需求和瓶颈问题,开展变极性等离子弧穿孔横焊技术的研究。以8 mm厚铝合金板为研究对象,进行常规变极性等离子弧穿孔横焊试验,发现横焊穿孔熔池很难建立。通过横焊穿孔熔池受力计算、熔化金属流动分析,探究问题产生的原因。推导出熔池背面小孔临界半径与表面张力、电弧力和重力之间的关系式。当受力状态满足关系式时,小孔熔池才能闭合、形成焊缝。依据上述理论,提出柔性变极性等离子弧。该电弧在保证穿孔前提下,通过降低电弧压力,增大小孔临界半径,促进了穿孔熔池的稳定建立。利用该技术实现了8 mm板厚2219铝合金的穿孔横向焊接,接头成形优良。焊前预热和表面氧化膜刮削可大幅度降低横焊接头气孔缺陷。     

电弧加工中冲液对等离子通道演化行为的影响

电弧加工是一项新型的放电加工方式。为了研究流体冲液对电弧加工性能的影响,在专门的实验设备上进行了单脉冲放电试验,用高速摄像机记录了整个放电过程并对放电凹坑表面形貌相关参数进行了测量。结果表明冲液对等离子通道的压缩作用比浸液的压缩作用强。冲液的压缩作用具有一定的单向性,大部分压缩作用来源于冲液一侧,没有浸液的压缩作用全面。采取流体冲液时,当工件极性为负时,弧根直径较大,凹坑直径较小;当工件极性为正时,弧根直径较小,凹坑直径较大。这种明显的极性效应有利于电弧加工。冲液不能改善凸缘高度引发的恶化的间隙状态,应当同时采用其他方法改进电弧加工过程。