外加磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响

为提高钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧能量，实现高效焊接，通过在TIG焊焊枪上分别外加直流、交变纵向磁场，采用高速摄像对不同磁场频率下的电弧形态进行拍摄，研究分析了外加不同形式和频率的磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响规律。结果表明：不加磁场时电弧稳定燃烧且形态呈圆锥形；外加直流纵向磁场时，电弧高速旋转且电弧上方收缩，下方略微扩张；外加不同频率的交变纵向磁场时，随着磁场频率的增大，电弧挺度增加，电弧形态先扩张后收缩又扩张且电弧高速旋转，呈钟罩状。外加1 500 Hz交变纵向磁场，焊缝熔宽减小，熔深增大，焊缝表面均匀光洁，焊缝成形明显改善。     

尖角磁场对TIG电弧及焊缝成形的影响

为了研究尖角磁场对TIG焊接过程的影响,采用小孔探针法和高速摄影法对不同频率尖角磁场作用下的TIG焊电弧压力与电弧形态进行了研究,并分析了磁场频率对焊缝成形质量的影响.结果表明,电弧压力整体呈正态分布,电弧压力随频率的改变呈单峰对称分布.随着磁场频率的增加,电弧边缘电弧压力出现小幅度波动,电弧中心压力值最大,电弧边缘压...     

外加纵向磁场对MAG焊焊缝成形的影响机理

将纵向磁场引入到Ar+2%O2保护的射流过渡MAG焊中,借助高速摄像手段研究了外加纵向磁场对MAG焊电弧形态及运动行为的作用特点,并且分析了励磁电流的大小及其极性对焊缝成形的影响规律,分别从旋转电弧加热工件的特点和电磁搅拌2个方面揭示了外加纵向磁场对MAG焊焊缝成形的作用机理.     

纵向磁场作用下MIG焊电弧数值模拟

为了提高焊接质量,建立了纵向磁场作用下MIG电弧的三维有限元数学模型,利用ANSYS有限元分析软件对纵向磁场作用下的电弧进行模拟,得到了纵向磁场作用下电弧的物理特性,并与无外加纵向磁场时进行了对比.结果表明,焊接过程引入纵向磁场后,电弧温度和电弧压力显著降低,电弧温度梯度减小;当焊接电流为120A,励磁线圈安匝数为1000时,电弧中心最高温度由16.950 K降到13.700 K,最大电弧压力由91 Pa降到57 Pa;在阳极表面,电弧压力峰值从 53 Pa降到20 Pa,并偏离电弧轴线.可以得出结论,在纵向磁场作用下电弧的物理特性发生较大变化,电弧扩张,电弧温度和电弧压力减小,电弧中心形成空心弧.     

外加纵向低频磁场对CO_2焊过渡频率的影响

为了减少CO2焊飞溅,采用了外加磁场发生装置研究了磁控CO2气体保护焊技术,探讨了外加纵向低频磁场对熔滴过渡频率的作用机理,通过分析试验数据,明确了所需的外加纵向低频磁场参数,并探索熔滴在外加磁场作用下的受力情况.结果表明,一定的外加纵向磁场参数下,熔滴过渡频率显著提高,CO2焊飞溅降低;当激磁电流为2 A、磁场频率为60 Hz时,熔滴过渡频率高,飞溅率低,电弧形态稳定.因此,可以通过外加纵向低频磁场来提高熔滴过渡频率并降低飞溅.     

氧化物活性剂增加镁合金熔深机理

为了研究活性剂对TIG焊焊接电弧形态的影响,采用单组分氧化物活性剂(Cr2O3、TiO2)进行AZ91D镁合金直流TIG焊接,由关系曲线得出Cr2O3和TiO2活性剂的最佳涂覆量分别为2.52和2.65 mg/cm2.采用高速摄像技术对A-TIG焊焊接电弧形态进行拍摄和记录,得到了涂覆单一活性剂的焊接电弧形态,并分析了电弧形态的变化机理.对比电弧形态照片可以发现:当无活性剂作用时,焊接电弧呈现出锥形;当有活性剂作用时,电弧呈现出收缩状态,且TiO2使电弧收缩的效果最为明显,Cr2O3次之.通过理论分析认为,电弧收缩理论和阳极斑点理论是氧化物活性剂增加熔深的主要机理.     

纵向磁场对CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制

将纵向磁场引入到喷射过渡MAG焊接过程,借助高速摄像等手段,详细研究了磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制和焊接飞溅形成机理.试验结果表明,在外加磁场的作用下,焊接电弧和液流束都偏离焊丝轴线一定角度高速旋转,液流束形态为螺旋状;熔滴过渡偏离了焊丝轴线,但始终在电弧烁亮区内进行,并且熔滴过渡频率提高;在液流束与焊接熔池瞬时短路时以及收弧阶段,易产生飞溅.     

电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响

为了研究电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响,采用小孔探针法检测了TIG焊的电弧压力分布形式以及在不同电流脉冲频率作用下焊缝的熔深和熔宽.结果表明,TIG焊电弧压力曲线类似于正态分布曲线,电弧中心位置处的压力最大,越靠近边缘处压力越小.当在一定范围内增加电流脉冲频率时,曲线会发生横向收缩和纵向伸长现象,且TIG焊电弧压力的峰值以及焊缝的熔深均增加,而熔宽减小.因此,可以通过改变电流脉冲频率的方法来改变TIG焊的电弧压力.     

磁场对AZ31镁合金焊接接头疲劳性能的影响

为了研究外加磁场对焊接接头疲劳行为的影响规律,在对5 mm厚的AZ31镁合金板进行钨极氩弧焊过程中,外加纵向交流变频磁场.对不同磁场参数下镁合金焊接接头进行应变控制疲劳实验,采用光学金相和扫描电镜对焊接接头的显微组织和疲劳断口进行分析.实验结果表明：当磁场电流为2 A,频率为20 Hz时,焊缝的疲劳性能达到最佳值.合适的外加纵向磁场可以促使电弧旋转对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊缝的疲劳性能得到改善.     

磁场和活性剂联合作用下TIG焊热源模型的确定

为了确定磁场和活性剂联合作用下TIG焊热源模型,分别采用双椭圆面热源模型和双椭球体热源模型对焊接熔池的温度场分布进行了数值模拟,根据模拟结果的等值线分布情况可以获得熔池形状.通过将试验值和模拟值进行对比可以发现,利用双椭球体热源模型得到的熔池形状与实际熔池尺寸相吻合,而双椭圆面热源模型不能很好地反应厚度方向上的温度分布.结果表明,双椭球体热源模型可以更加准确地表征磁场和活性剂联合作用下TIG焊的实际焊接过程,打破了以往依照焊接方法选取热源模型的传统.     

磁控状态下Fe90堆焊层显微组织对力学性能的影响

为了研究直流横向磁场对Fe90堆焊层组织和性能的影响,在Fe90自熔堆焊合金的等离子弧堆焊过程中引入直流横向磁场,采用洛氏硬度仪、磨损试验机对不同规范下试样的硬度、耐磨损性进行测试,采用OM及SEM对堆焊层进行显微组织分析,进而揭示外加磁场对堆焊层性能的作用机理.结果表明,施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;当堆焊电流为I=180 A,磁场电流为I_m=3 A时,堆焊层性能取得最佳值,其磨损量为0.4218 g,表面硬度HRC为72.1.外加磁场提高堆焊层性能的主要原因是电弧和熔池在磁场作用下运动状态发生改变,改善了堆焊层组织,使堆焊层的组织由柱状晶转化为等轴晶并细化晶粒,进而提高堆焊层的综合力学性能.     

AZ91磁控A-TIG焊电弧形态及焊接接头组织性能

为了分析磁场和活性剂对AZ91镁合金焊缝组织性能的影响规律并探究相应的作用机理,在A-TIG焊接过程中施加纵向交流磁场,采用高速摄影技术观察并拍摄电弧运动形态,对焊缝进行硬度、显微组织和物相组成分析.结果表明,当磁场电流为1.5 A、磁场频率为50 Hz、焊接电流为80 A、涂覆量为3 mg/cm~2时,焊缝硬度最大值为68.88 HV.在合适的磁场参数和活性剂配比下,电弧挺度最大,电弧收缩明显,此时电弧的搅拌作用致使晶粒显著细化,且析出相Al_(12)Mg_(17)明显增多,这对改善焊接接头的力学性能具有积极作用.     

低压大电流车载发电机磁场计算与换向改善

为了解决低压大电流车载发电机换向困难和火花等级高的问题,设计出一种采用非均布和不对称磁极结构,加装不对称换向极,嵌入具有均压作用的单波绕组并安装了倾斜电刷的新型电机.对电机进行有限元电磁场分析,结果表明：尽管主磁极是不等距分布的,但是气隙磁场仍然是对称均布的,确保提供适合机电能量转换的媒介空间;对换向区磁场的精细化分析和展示表明：换向极起到了降低换向区磁感应强度和换向电势的作用,换向电势平均减少58.11%,益于改善换向.火花实验说明火花等级低于1.25级.设计方案可以改善发电机换向条件和降低火花等级,有利于提高车载电气系统运行稳定性和可靠性。     

脉冲磁场作用下GMAW电弧动态过程分析

针对熔化极气体保护焊短路过渡焊接过程不均匀、电弧稳定性差、飞溅较大且焊缝成形欠佳的缺点,建立了横向脉冲辅助磁场,使其作用于短路过渡焊接过程的熔滴短路时刻,根据短路过渡周期Tc及变异系数CV,优化了辅助磁场MIG/MAG焊接工艺参数.实验表明:当脉冲磁场持续时间ton取值为特定焊接参数下短路时间T1的统计平均值时,短路过渡周期趋于均匀,电弧短路过渡周期Tc及变异系数CV降低,短路过渡液桥加速断开,短路峰值焊接电流降低,从而使短路过渡末期能量积累以及电爆炸飞溅几率降低,并且使熔滴过渡过程稳定.