钽薄板TIG点焊熔池的计算

为了研究钽薄板TIG焊过程中熔池的变化规律,采用高速摄像系统精确测定了钽TIG焊熔池动态尺寸的变化。针对钽薄板TIG焊接的特点．基于有限元分析软件ANSYS,对钽薄板TIG焊接的温度场进行三维数值动态模拟,并将计算量控制在可接受的范围内。建模时结合实体单元和表面单元,并采用焊缝处细密远离焊缝处粗略的不均匀网格;计算了主要工艺参数对熔池的影响及焊后焊缝区温度场变化规律。计算结果表明：熔池的尺寸随焊接时间和焊接电流的变化较为明显,焊后焊缝区降温速度随时间的延长而表现不同的趋势。     

超高频脉冲TIG焊电弧形态分析

设计出了一种新的高速摄像拍摄技术,可以拍摄脉冲焊中任意时刻电流对应的电弧. 利用脉冲焊中电流周期性变化的规律,在不同脉冲电流周期的相同点拍摄几十张照片并取其直径的平均数,解决了一般性能的高速摄像机拍摄速度低于超高频脉冲电流变化速率的问题. 基于自主研制的高频TIG焊接设备进行了工艺焊接试验,并利用MATLAB技术处理图像,研究了基值电流Ib为50 A,峰值电流Ip为100 A的焊接电弧. 结果表明,电弧随脉冲变化时间常数为几十微秒. 在脉冲电流突变时,对脉冲电弧加热及散热进行了分析,发现电弧扩张速度大于收缩速度.     

焊接电弧图像的边缘检测及其批处理算法

借助高速摄像捕捉不同时刻的焊接电弧图像,通过图像处理识别其边缘并提取其特征参数,可以实现对电弧燃烧和焊接过程稳定性的量化评价. 在分析电弧图像灰度特征的基础上,基于传统图像处理和形态学图像处理,提出了电弧图像边缘辨识的2种简化算法,并从程序运行时间和边缘检测精度两方面,对比了传统图像处理的Sobel边缘检测算法与形态学边缘检测算法的优劣. 选取传统图像处理简化算法构建了图像批处理程序,通过在原始电弧图像中添加随机高斯噪声和对TIG-MIG复合电弧图像边缘的准确识别来检验程序的性能. 结果表明,所构建的图像批处理程序有良好抗干扰能力和适用性.     

外加纵向磁场作用下的TIG焊接电弧

以单粒子理论假设为基础,详细阐述了外加纵向磁场在等离子体中的不均匀分布形态,以及这种不均匀磁场对TIG焊接电弧形状的影响,分析了电弧区的受力情况,建立了等离子体中带电粒子在这种非均匀磁场中的运动方程.由分析可知带电粒子在磁场作用下的运动轨迹是一条汇聚的螺旋线,且等离子弧外围的带电粒子的圆周运动的速度远大于弧柱中心的粒子运动速度.结果表明,在外加纵向磁场的作用下,TIG焊电弧发生了明显的收缩,激磁电流一定,激磁频率越高,电弧收缩越明显.     

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.     

单晶纳米钽粉的电弧等离子体法制备

采用电弧等离子体法成功制备了单晶态的纳米钽超微粒子，采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)对样品进行形貌、微观结构的观察和分析，发现它具有规则的表面，平均粒径大小在10am左右。并通过X射线衍射(XRD)分析其组成成分，发现在所制备的样品中除钽外还含有氧化钽(δ-TaO)，估计是由于纳米钽粒子被氧化所形成的产物。     

TIG焊接电弧等离子体流场的有限元分析

以TIG焊电弧为对象，依据磁流体动力学理论构建电孤数学模型。对TIG焊接电孤等离子体流场进行了有限元分析。并对等离子体流动产生的原因，不同电流、锥角和孤长下的速度场进行了研究，发现等离子体速度场的分布情况是解释电弧压力大小的主要原因。试验所测的电弧等离子体温度等值线、电孤压力分布较好地验证了用本模型计算出的电孤温度场和电孤压力。     

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.     

耦合电弧钨极TIG焊电弧压力的测量与分析

开发了一种耦合电弧钨极,可显著降低电弧压力,消除咬边和驼峰焊道等缺陷,实现较高速度的TIG焊接.针对这种钨极进行了TIG电弧压力测量,研究了主要工艺参数对电弧压力分布的影响规律.结果表明,与传统TIG电弧相比,在相同参数下耦合电弧钨极TIG电弧压力峰值明显降低,并且随着弧长的增加、钨极伸出长度的增加、焊接电流的减小、电极槽宽的增大以及钨极直径的增大,耦合电弧钨极TIG焊的电弧压力峰值减小.对电弧压力的影响由大到小依次为焊接电流、钨极伸出长度、弧长和钨极直径、电极槽宽.     

钽薄板微间隙TIG氦弧点对接焊熔池的数值分析

针对钽薄板微间隙TIG氦弧焊接方法．基于有限元分析软件ANSYS，采用数值模拟方法计算了间隙处取不同边界条件时温度场的分布。计算结果表明：间障的存在使得温度场分布不均．是熔池表面形状呈现椭圆形的一个重要因素．这种影响随焊接时间的变化更为明显。分析了间隙对熔池形状的影响，得出不同工艺参数对熔宽变化的影响规律，并分析了电孤形态差异对接头的影响。这对制定实际的TIG焊工艺具有指导意义。     

工艺参数对钽薄板小间隙TIG对接焊熔池的影响

为探索薄壁钽焊管生产线焊接成形质量控制方法,进行了钽薄板小间隙平对接TIG氦弧点焊工艺试验和数值模拟技术研究。试验中用Fastcam 10KC高速摄像仪成功地测定了熔池的动态尺寸。数值模拟采用ANSYS有限元分析软件,建立了焊接系统的三维传热模型,综合考虑了对接间隙、夹具等的影响,计算所得熔池动态变化的结果与试验结果较好地吻合。另外,利用数值模拟方法还进行了工艺参数对熔池形态影响的研究,结果表明,对接间隙促进了熔池纵横向宽度的椭圆化。计算获得的熔池形成时间、熔池长大速度、熔池形成率、临界电流等对优化焊接工艺参数具有重要指导意义。     

Influence of arc pressure on the forming of molten pool in tungsten inert gas arc butt welding with micro gap for tantalum sheet

0IntroductionHaving better plasticity and workability, high meltingpoint, and excellent resistance to a lot of sour, ethanol,chloride, sulphuret and other chemical articles, tantalumis a rare and important strategic material and nowhas beenwidely applied in some fields such as chemical, aero-space, atomic, electronic industrial, etc[1]. For continu-ous tungsten inert gas welding of tantalum sheet, becauseof high welding speed, thin thickness of workpiece andcertain butt gap, some shaping defec…     

脉冲TIG焊混合电弧模型

基于实际的电弧物理过程分析,设计了相应的电弧阻滞系数方程,结合经典的Mayr和Cassie模型,提出了脉冲钨极氩弧焊 (TIG) 的混合电弧模型;论述了电弧阻滞系数方程中阻滞参数的选取原则,给出了模型中其它相关参数的数值确定方法,并结合电弧的实际进行了参数设定;基于该混合模型,进行了电弧的静特性验证,以及不同频率下的动特性验证. 结果表明,该混合模型能够有效的模拟TIG脉冲电弧.     

Physics characteristic of coupling arc of twin-tungsten TIG welding

1 Introduction It is well known that high effeciency and high quality welding is the developing target of welding technology[1, 2]. TIG welding is one of the high quality and widely applied welding methods because its arc is stable, its precess is easy t…     

干式高压环境对TIG焊接电弧温度的影响

干式高压焊接时,环境压力对焊接电弧的影响不容忽视.电弧温度是焊接电弧物理特性的重要参数之一,测定高压环境下的电弧温度对于深入理解焊接电弧在高压环境下的物理特性,从而寻求改善水下干式高压焊接质量的新途径有重要意义.介绍了电弧等离子体光谱诊断方法,对高压环境下的TiG电弧光谱进行分析,建立了一套切实可行的高压环境电弧温度测量方法.对高压环境焊接电弧温度变化规律进行了分析,建立了环境压力与电弧温度的函数关系式,并对试验结果进行了讨论.研究结果对于高压环境焊接电弧物理特性的研究具有参考价值.     

Ar与H2混合气体保护下GTAW电弧特性数值模拟

针对Ar与H₂混合气体保护下GTAW焊接电弧的传热与流动特性,建立基于磁流体动力学的二维轴对称数学模型,结合麦克斯韦方程组与流体动力学理论对电弧的温度、电势、电弧压力以及电流密度等进行求解,又分别将传统氩弧与氩氢混合气体保护下电弧的阳极热进行分析与对比.结果表明,加入10%氢气后的电弧轮廓较传统氩弧略微收缩,电磁力增至约传统氩弧的2倍,温度、等离子体流速、电势、电流密度等都明显增大,导致更多热量传递给阳极,在一定程度上提高了焊接热效率.可为高效GTAW焊接工艺的进一步开发提供理论参考.     

钨极氩弧焊弧长自动控制系统

针对钨极氩弧焊因工件表面高低不平、钨极烧损以及焊接变形等导致电弧弧长波动的问题,基于单片机和步进电机细分驱动技术,以电弧电压作为弧长表征量,设计了滤波电路解决焊前高频引弧及焊时稳弧干扰问题,设计与制作了弧长自动控制系统,编写带死区变积分PID控制算法和控制程序。焊接试验表明:高频高压干扰能完全被滤除,系统稳定性好;变积分PID控制算法应用于TIG焊接弧长自动控制可显著提高系统的响应速度和控制精度,具有更好的应用前景。     

Research of welding arc electron density in hyperbaric TIG welding

The arc spectrum of TIG welding in high pressure was analyzed by Stark broadening.Using the characteristic line of ArI in welding arc,a study of electron density in high pressure revealed that the electron density of the welding arc had an upward trend with the pressure increase.According to data analysis,a curve of relationship between electron density and environmental pressure was established.It has a universal significance for change of electron density in high pressure.Through the analysis of electron density changing in time-domain in different pressure,a theoretical basis was provided for the problem of poor arc stability in high pressure.