短电弧铣削加工中电弧特性实验研究

为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。     

基于短电弧切削加工技术高效性特点的研究

通过列举短电弧切削技术在水泥磨辊、立磨辊套、大型钢轧辊、磨煤辊等行业成功应用的实例,显现短电弧切削技术的高效性。通过高速摄像机拍摄短电弧的现场加工图片,得出短电弧放电通道的特点是多个点同时发生放电,并建立放电通道。再通过微观研究工具电极和工件电极的表面,结合发生放电间隙s,解释短电弧多通道群组放电的可能性,从而解释了短电弧群组加工技术的高效性。     

高速电弧放电加工的放电波形特征及伺服控制

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工是一种高效蚀除工件材料的特种加工新技术,它从原理到实现都与传统电火花放电加工有着本质区别。经采样检测,高速电弧放电加工的极间放电波形特征与电火花放电加工存在明显的差异,其适用的伺服控制模型也应有所不同。为了说明高速电弧放电加工的特殊放电特性,采集分析了其间隙电压和放电电流(V-A)波形。据此建立了以间隙平均电压和放电平均电流为自变量、以进给速率为应变量的模糊伺服控制模型,有效提升了脉冲电源的放电率,使高速电弧放电加工能高效、可靠且大余量地去除难切削材料。     

基于PMAC的高速电弧放电加工控制系统设计

针对高速电弧放电加工方法对机床加工设备的需求,基于PMAC运动控制器,开发一套高速电弧放电加工机床控制系统。该控制系统以工控机作为控制中心,采用满足高速电弧放电加工需求的功能控制软件;伺服控制平台采用PMAC运动控制器,以达到精确控制运动目的;以QT系统进行人机交互,并控制伺服运动系统、冲液系统和电源系统等完成其控制功能。通过制作系统控制柜与调试,得出设计的系统满足高速电弧放电加工需求。这为高速电弧放电加工方法的研究提供了参考。     

低功率激光诱导/增强电弧等离子体的行为与机制研究

激光与电弧复合焊接工艺研究日趋完善,而关于激光与电弧相互作用行为和物理机制的研究则明显滞后,限制了激光-电弧复合焊接自动控制系统及焊接装备的开发。文中采用光谱分析和带通滤波电弧图像采集相结合的方法,研究了AZ31镁合金复合焊接过程中低功率激光(500 W)的加入对电弧等离子体形状、粒子组成的影响规律。基于电弧导电通道的角度讨论了激光对电弧放电行为的影响机制。研究发现,与单独电弧焊相比,激光的加入使电弧等离子体的高温区发生明显聚集,电弧导电通道变窄;电弧等离子体区氩元素谱线的强度显著降低,而镁元素谱线的强度显著升高,表明电弧的放电形式由惰性气体电离放电为主转换为以金属粒子电离放电为主;复合焊接电弧谱线强度的变化以及电弧高温区域收缩为实现激光一电弧复合焊接过程质量控制系统的开发提供可靠途径。     

空心阴极真空电弧焊接的引弧机理

空心阴极真空电弧焊接（Hollow Cathode Vacuum Arc Welding,HCVAW)技术是一项新型、独特的技术,在航空,航天等工业部门有着巨大的应用潜力,本文介绍了空心阴极真空电弧焊接技术的特点及其放电机理,讨论了低气压下空心阴极电弧放电与常规电弧和电的不同特点,根据电离气体中性化条件,初步探讨了在低气压下空心阴极电弧放电的引弧过程,分析了影响低气压下空心阴极电弧放电引弧电压的因素。     

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工

提出了一种可用于难加工材料大余量高速蚀除的新的放电加工方法——基于流体动力断弧的高速电弧放电加工。与传统的电火花加工方法相比,高速电弧放电加工采用具有更高能量密度的电弧放电而不是火花放电来实现材料的蚀除;与其他利用电弧进行材料去除的工艺方法相比,高速电弧放电加工可使用特殊设计的成形电极实现强制多孔内充液,从而获得三维复杂型腔的沉入式加工能力,因此具有更广泛的应用前景。初步实验表明,对于镍基高温合金等难切削材料,高速电弧放电加工的材料去除率(MRR)远高于传统的电火花加工,甚至高于铣削加工。例如:加工镍基高温合金(GH4169)的材料去除率可达11 300 mm3/min,而电极损耗率(TWR)低于3%。由此可见,高速电弧放电加工在难切削材料的高效去除加工方面具有明显的技术优势。     

型砂紧实方法及其装置

本方法是将模型上面的型砂,借助于作用在封闭室内型砂上的高气压予以紧实。其特点是气压是籍高压电流电弧放电产生的。文内还提出了此法的一系列方案。电弧是在液体或固体介质中激发,介质在放电作用下蒸发或气化。在电弧激发之前的电弧区域内放进由导电材料做的金属丝,而型砂在放电之前或放电期间从气体压力作用的一面进行润湿。实现该方法所     

电火花加工放电状态分析仪

本文采用了直接检测放电维持电压上的高频,随机振荡信号的频谱分布和强度的方法来鉴别加工中的放电状态。在此基础上进一步研制出了“电火花加工放电状态分析仪”。该仪器可对加工中正常放电脉冲时间利用率(包括过渡不稳定电弧率)和相对非正常放电时间(其中包括稳定电弧和短路的时间率)及相对空载时间进行表头显示,并对过渡不稳定电弧率和稳定电弧率分别单独在两个发光电平指示器中显示出来;本仪器可将以上五个参数用模似量输     

镁合金微弧氧化持续电弧对膜层的破坏机制

为了避免微弧氧化(MAO)过程中的持续电弧放电对膜层的破坏,使用高速摄像机拍摄放电现象,结合负载的电流、电压波形探究持续电弧放电的实质,并研究了膜层被破坏区域的表面、截面形貌及相组成相对于正常膜层的变化,最后搭配不同的占空比和频率,探索出电参数对持续电弧放电现象的影响规律。结果表明:在微弧氧化过程中,试样表面呈现出燃弧-熄弧-冷却的往复过程,而膜层局部破坏区域则表现为连续的电弧放电现象。局部持续电弧放电区域的组分结构、表面形貌、截面形貌及元素分布均与正常微弧氧化膜层有很大差异,该膜层的均匀性、致密性和完整性均被破坏,导致膜层整体的均一性丧失,甚至造成试样的外形尺寸发生严重的损伤。负载的电容特性导致电弧持续时间过长而熔融金属氧化物的冷却时间不足,局部热交换不充分和热量集中是造成持续电弧破坏根本原因。该破坏发生后无法修复,然而可以通过对频率和占空比的合理搭配,在不同的处理电压下避免持续电弧破坏现象的发生。     

短电弧铣削加工间隙的放电特性研究

针对短电弧铣削加工过程中出现的电弧响应速度慢、频繁短路、拉弧等与间隙放电特性有关的问题,采用对加工间隙进行放电波形采集、提取、分析以及对间隙放电状态进行分类的方法,进行间隙放电特性的研究。实验结果直观地反映了不同放电状态下间隙放电波形和加工效果的差异,为改善加工效果提供了参考。     

ЯВЛЕНИЯ ДУГОВОГО РАЗРЯДА В ШЛАКОВОЙ ВАННЕ ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ

借助于声音和电流电压的示波照象及模拟试验,研究了电渣重熔过程中电极金属熔滴过渡的特征。发现稳定的电渣重熔过程并非无弧过程,伴随着熔滴的周期断落,产生周期的渣池中电弧放电。提高工作电压或增加CaF_2-Al_2O_3渣系中Al_2O3的含量导致电弧放电强度加大。指出:电弧放电的机械效应及电动力的综合作用引起熔滴分散。     

电渣重熔过程中渣池内的电弧放电现象

借助于声音和电流电压的示波照象及模拟试验,研究了电渣重熔过程中电极金属熔滴过渡的特征。发现稳定的电渣重熔过程并非无弧过程,伴随着熔滴的周期断落,产生周期的渣池中电弧放电。提高工作电压或增加CaF_2-Al_2O_3渣系中Al_2O3的含量导致电弧放电强度加大。指出:电弧放电的机械效应及电动力的综合作用引起熔滴分散。     

用于高速电弧放电加工的叠片电极

针对复杂形状的闭式、半开式涡轮叶盘的高效加工需求,提出了一种应用于高速电弧放电加工的新型叠片电极。将与成形电极形状对应的多层电极叠在一起,在每层电极表面加工出特殊设计的流道,从而为电弧加工所需的强内冲液提供流道,以保障高速电弧放电加工所需的流体动力断弧。利用叠片电极的冲液孔,可施加高速工作液流场,对放电过程中的电弧拉长甚至切断,同时带走热量及碎屑,实现对高速电弧放电加工的有效控制。对叠片电极的设计建模进行了介绍,包括外形及内部流道孔槽的设计,通过进给轨迹优化实现了特定形状的沉入式加工,并进行了高速电弧放电加工试验,验证了叠片电极加工闭式零件型腔的可行性,为后续工作提供了有价值的理论及参考数据。     

焊接电弧及性质和等离子弧及特点

电弧是一种空气导电的现象，在两电极之间产生强烈而持久的放电现象，称为电弧。     

制备结晶氮化薄膜的方法及装置

本发明是一种制备结晶氮化碳薄膜的方法及装置。其方法是：在氮气氛下，用脉冲电弧放电方式，将溶液在常压和脉冲电压2～30kV下，诱导电极产生脉冲电弧放电，使溶液电离成含碳、氮的等高于体，冲向并沉积在基板上，制得结晶氮化碳薄膜：该装置设有脉冲电弧放电的机构及高压和电弧产生电路：该机构包括基板和与之相连的电加热器，基板、电加热器和电极位于半密封箱体腔内，基板在电极的下方或四周；设有2条带有控制阀的管道，分别是通氮气和溶液的管道，     

铜基自润滑复合材料的电弧烧蚀性能研究

研究了铜-30%(体积分数,下同)石墨、铜-30%二硫化钨和铜-30%二硫化钼3种铜基自润滑复合材料的抗电弧烧蚀性能。结果表明:石墨熔点较高,在电弧放电瞬间主要以氧化的形式损耗,而二硫化钨和二硫化钼则会在电弧放电造成的高温下发生熔化甚至与铜基体发生化学反应,所以铜-30%石墨复合材料的抗电弧烧蚀性能要优于铜-30%二硫化钨和铜-30%二硫化钼复合材料。铜基自润滑复合材料的电弧烧损机制主要有材料的氧化、熔化飞溅、内部化学反应以及疲劳脱落。     

电火花加工放电状态的检测、显示与打印

给出电火花加工微机监测系统能在线测量开路、短路、火花放电、电弧放电,放电率和加工效率六种数据,并可显示、打印。     

高速电弧放电加工放电过程研究

为了促进电弧加工技术的进一步发展,详细了解和掌握其加工现象背后的机理变得十分必要。借助于高速摄像机和光谱仪,对高速冲液条件下的电弧放电过程进行了实验研究。计算结果表明:弧柱温度远远超过普通电火花温度,是一种更高效的去除材料热源。高速摄像结果指出:流体动力断弧机制可有效地干扰电弧、防止出现稳态电弧放电,促进大能量电加工的稳定进行。此外,还对电弧放电产生的蚀坑形貌进行了研究,结果解释了工件正极性加工能得到更大材料去除率、而工件负极性加工能得到更好表面质量的原因。     

电火花成型加工防电弧自调整系统研究

研究了电火花放电间隙状态判别电路,选择恰当的正常火花放电、电弧放电及空载比例,确定较佳伺服进给量。