低扰动静电探针对TIG电弧载流区的分析

为了认识TIG电弧载流区特性,确定载流区作用范围,采用一种低扰动静电探针,测定弧柱区轴向不同截面内的悬浮探针电位及偏置探针电流.结果表明,探针施加负偏置电压时,测得的离子饱和电流,其分布半径与电弧载流区半径相当;施加正偏置电压时,测量得到电子饱和电流,通过其分布半径可确定电弧半径;沿电弧轴向,载流区和电弧半径在阳极附近...     

片状偏钨极氩弧载流区的静电探针分析

为保证窄间隙焊接钨极的载流能力,采用截面为矩形的片状偏钨极,并通过低扰动静电探针对片状偏钨极氩弧载流区形态及电流密度分布进行分析. 结果表明,偏钨极前端斜边倾角在3°~8°时,能够对电流产生有效的导向作用,并造成电流密度分布更加集中; 相同焊接工艺参数下与圆柱钨极氩弧相比,片状偏钨极氩弧具有更大的载流区截面积及更小的电流密度;随着焊接电流的增加,载流区将获得更大的电流密度,且在靠近电弧截面中心的区域内电弧能量更加集中.     

TIG电弧载流区温度的低扰动静电探针差动分析

采用低扰动静电探针差动分析对TIG电弧载流区进行诊断,通过测定的饱和离子电流求解不同焊接电流和弧长下载流区温度分布.结果表明,低扰动静电探针差动分析测定的载流区温度变化特征与辐射光谱测量结果一致,但探针对电弧的冷却扰动导致差动分析测定的温度值低于光谱诊断的测量结果;电弧载流区温度分布宽度沿电弧轴线由阴极向阳极增加,载流区截面中心附近温度最高,并向电弧边缘减小,且阴极附近存在一个高温区;随着焊接电流的减少,温度分布宽度和载流区最高温度均减小,阴极附近高温区沿电弧轴向收缩;弧长增大会使载流区温度分布宽度增加,但最高温度基本不变.     

绝缘片约束TIG电弧在窄间隙中的加热特性

采用坡口侧壁放置绝缘片的方式约束电弧,在4 mm宽的I型坡口内进行窄间隙TIG焊接试验,通过分析坡口截面各区域熔化面积及其所占比例的变化,研究绝缘片约束TIG电弧的加热特性.结果表明,窄间隙中依靠绝缘片对弧根的固壁约束作用能够将电弧加热区域限制在坡口底部,增强电弧对坡口底部和底角的加热效果,防止电弧集中于侧壁燃烧;弧长、绝缘片对弧根的约束程度和焊接电流三者匹配时,可使坡口底角获得可靠熔合;弧长过长会导致电弧直接向侧壁攀升,且无法依靠绝缘片将电弧控制在坡口底部;绝缘片对弧根约束过多以及采用较大的焊接电流,均会导致电弧将绝缘片熔化,造成电弧燃烧不稳定.     

旋转陶瓷片约束TIG电弧形态分析

收缩电弧是提高TIG电弧的能量密度的有效途径.提出一种新的约束TIG电弧方法,用两片平行旋转的陶瓷片,对电极附近的电弧进行约束.通过电弧形态的观察分析,以及焊缝形状的测量,试验研究了不同旋转陶瓷片约束条件下电弧的形态和加热特性.结果表明,旋转陶瓷片可以有效地对TIG电弧进行非轴对称约束.在垂直于陶瓷片旋转平面的方向上,电弧中心的载流区域稳定收缩.两陶瓷片之间距离的减小,电弧进入陶瓷片深度的增加,都会使电弧中心载流区的宽度减小,从而使焊缝的熔深增加.同时发现,随电弧受约束程度的增加,电弧电压略有上升.     

硅油浸渍对树脂基滑板/铜抗电弧侵蚀磨损性能的影响

采用二次热压和真空浸渍工艺制备树脂基受电弓滑板试样.并模拟滑板正常运行条件进行室内载流磨损实验,通过SEM和EDS分别对滑板磨损表面及其磨屑、截面形貌和滑板元素成分进行分析.结果表明,在载流磨损过程中,随电流密度和滑行速度的增加滑板的磨损率逐渐增大:硅油能有效地抑制滑板/铜在周期性接触-分离条件下产生的交流电弧,未浸渍处理滑板的磨损率比经真空浸渍处理的大1.6～2.1倍;滑板/铜载流磨损机理主要为电弧侵蚀磨损和氧化磨损的交互作用,同时伴随着粘着磨损;在电弧作用下,硅油受热气化和发生热分解吸收部分电弧热,有利于弧隙熄弧.     

电流密度对铬青铜/黄铜载流配副表面温度和摩擦学特性的影响

在自制的销盘式载流摩擦磨损试验机上,采用热电偶测量法检测不同电流密度下销试样的表面温度;研究滑动速度和电流密度对配副摩擦磨损性能的影响,采用扫描电镜观察载流磨损后黄铜表面形貌。结果表明：电流密度对铬青铜/黄铜配副的摩擦学特性和表面温度有显著影响;在载流条件下,摩擦表面的温度比无电流时明显升高,电流密度越大,表面温度越高;滑动速度较低时,电流密度对材料表面温度的影响更为显著;随电流密度的增加,铬青铜/黄铜配副的摩擦因数降低,黄铜销试样的磨损率升高;磨损表面存在电弧侵蚀,电弧的存在加剧材料的磨损。     

碳/铜载流滑动摩擦过程中摩擦学与电弧行为

在先进的多功能摩擦磨损试验机上,对碳刷/铜环在有、无电流条件下的滑动摩擦学行为进行研究,并对电弧行为进行分析。结果表明：法向载荷是载流摩擦过程中电弧产生的主要控制因素之一;电弧强度随法向载荷的降低而增强,随电流的增大而增强;摩擦过程的不稳定和摩擦系数的波动强烈地依赖于电弧;碳刷的磨损量和磨损机制受电弧影响显著;当没有电弧产生时,在有、无电流条件下碳刷的磨损量没有显著差别,此时,碳刷磨损机理主要是机械磨损;当有电弧产生时,载流条件下碳刷的磨损量远高于无电流实验的,并随着电流的增大和法向载荷的降低而迅速增大,磨损机理主要是电弧烧蚀和粘着磨损,并伴有一定的材料转移。     

工艺参数对耦合AA-TIG焊电弧阳极电流密度的影响

针对耦合电弧AA-TIG焊,采用基于不锈钢阳极的钨探针法研究了主要工艺参数对电弧阳极电流密度分布的影响规律.与常规TIG焊电弧相比,在相同条件下耦合AA-TIG焊电弧的阳极电流密度明显降低,并随着电弧电流和辅助电弧中氧气流量的减小以及钨极间距和弧长的增大而减小.当主钨极和辅助钨极的间距较小时,耦合AA-TIG焊电弧的阳极电流密度符合高斯分布;当钨极间距较大时,阳极电流密度向双峰分布过渡,电弧边缘部位符合二次高斯分布,而中心部位偏离二次高斯分布.     

磁场对铜在几种酸性溶液中阳极溶解的影响

研究了0～0.4T磁场对铜在中性和酸性含硫酸根溶液中阳极极化行为的影响.阳极极化曲线中的阳极电流峰和对应的电位随磁通量密度的增大而增大.增加溶液酸度会增加阳极极化曲线中电流密度-电位线性区的斜率、增大峰值电流密度,降低出现电流密度峰值的电位.外加磁场不影响中性溶液中阳极极化曲线中电流密度-电位线性区的斜率.磁场与溶液酸度对铜在高电位区的阳极溶解有协同加速作用.     

片状偏钨极电弧特性的数值模拟

基于流体力学和麦克斯韦方程组,建立片状偏钨极电弧三维数学模型,计算得到电弧温度场、流场、电场及电流密度分布.结果表明,片状偏钨极厚度方向电弧温度场、流场、电场及电流密度呈对称分布;相同焊接工艺参数下,片状偏钨极电弧最高温度、最大流速及电流密度小于圆柱钨极电弧;电流密度受片状偏钨极前端斜边引导作用和电弧惯性后拖效应的共同影响,其分布范围沿钨极宽度方向扩展,且电弧等温线在该方向上扩张;片状偏钨极前端斜边倾角的改变,会引起电流密度在钨极前端局部集中,并导致阴极下方高温区和阴极射流沿斜边偏移.     

单电源交流双钨极氩弧焊接铝合金工艺机理分析

以6061铝合金为研究对象,进行单电源交流双钨极氩弧焊接工艺试验.采用金相显微镜、CCD摄像头、电流检测系统对焊接接头的组织、电弧形态以及电流变化过程进行观察与检测分析.结果表明,大电流下双钨极可获得均匀美观的铝合金焊缝成形,但钨极串行优于钨极并行.电弧电流检测显示焊接过程中流经两个TIG焊枪的电流大小呈现非均匀分配形式,单电源单钨极电流密度沿着焊接方向呈现单峰分布而双钨极非单峰分布.在电弧作用区域双钨极耦合电弧的电流密度值要小于单钨极.另外双钨极能扩展耦合电弧的弧根,增加熔池受热面积,在保证焊缝成形的同时提高焊接效率.     

Arc characteristics of laser-TIG double-side welding

Abstract

Based on the experiments of laser-TIG double-side welding (LTDSW) for aluminium alloys, the influence of laser radiation on the arc behaviours of the opposite side was investigated. Generally, with the variation of laser power, there are three typical arc shapes: arc column convergence, arc root constriction and arc expansion. An important point to notice is that the laser keyhole preheating will induce the arc column convergence in the LTDSW. The arc voltage in the LTDSW is lower than that in TIG welding over the entire range of the experimental currents. Moreover, with increasing welding current, the difference in arc voltage between TIG welding and LTDSW is diminished because of the self-stabilisation of the arc burning at high currents. The complex transformation of arc behaviours has a great effect on the arc current density and its stability. The laser generated hot spot or laser induced plasma will have a higher temperature and greater electron density than neighbouring regions, and will offer the line of least resistance or the lowest potential drop. Hence, it is very reasonable that the arc voltage should descend under the influence of laser radiation, and the arc electrons should compress and root to the hot spot or plasma zone.     

Research on generation of micro-plasma arc and its power intensity

In order to realize practical application of micro-plasma arc welding, the generation method of submillimetre-sized plasma arc was developed through controlling the DC electrical discharge in the range from glow to arc discharge with use of an experimental torch device and a newly designed high-voltage power source. The electrical discharge was established between the cathode of a tungsten electrode and the anode of stainless steel sheet through a plasma constriction nozzle made from heat-resistant material of boron nitride. It is shown that the micro-plasma arc with use of a submillimetre diameter nozzle is stabilized as the size of the plasma beam corresponds to the nozzle diameter and decrease in the nozzle diameter increases the power density of micro-plasma arc at the anode surface. A submillimetre-sized melt spot can be obtained with the current of 1 A and discharge time of 5 ms.