气流再压缩等离子弧焊接电弧行为

电弧等离子体行为对焊接接头组织结构和性能具有决定性作用,开展气流再压缩等离子弧特性研究对于指导先进材料的气流再压缩等离子弧焊接工艺和提高焊接接头质量具有重要意义. 针对气流再压缩等离子弧焊接新工艺,基于流体动力学和电磁理论,建立气流再压缩等离子弧数值分析模型,采用ANYSYS Fluent软件,通过C语言进行二次开发,定量计算等离子弧温度分布、流场分布、电势分布,分析压缩气对等离子弧温度场、流场、电弧电压的影响规律. 模拟结果表明,压缩气对喷嘴内的等离子弧温度分布基本没有影响,压缩气对喷嘴外的等离子弧具有拘束压缩作用;压缩气对等离子弧流场分布基本没有影响;压缩气能够提高电弧电压. 相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,气流再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力有望提高.     

等离子-MIG焊接起弧过程

采用Paschen定律对电弧空间内不同起弧路径上的击穿电压进行了计算,分析等离子-MIG双电弧焊接时的起弧过程,研究了击穿长度和温度对起弧过程的共同作用;成功地解释了等离子电弧借助MIG电弧提供的导电通道引燃的过程.结果表明,在分析电弧空间各不同路径上最小击穿电压时,除了要考虑击穿间隙的大小外,还必须考虑到温度的分布和保护气氛的种类.Paschen定律可以对这几个因素的共同影响进行分析,从而有效地预测了后引燃电弧的起弧路径,这种方法也可以推广到其它双电弧焊接方法.通过高速摄像拍摄,对实际的起弧过程进行了分析,验证了计算的结果.     

等离子弧焊接过程数值模拟的现状及发展

以等离子弧焊接过程为对象，分别从焊接电弧和焊接熔池的角度，概括了近年来等离子弧焊接电弧及熔池数值模拟领域取得的一些进展，分析了现有数学模型中存在的问题，提出了今后的发展方向。     

YAG激光等离子弧复合焊接热源光谱特征分析

利用所研制的YAG激光等离子弧复合热源,进行了不锈钢激光等离子弧复合焊过程的电弧、光致金属蒸气成像观察和光谱分析.研究结果表明,不锈钢的激光焊金属蒸气云与等离子弧具有完全不同的动态特征,其线光谱峰出现在不同的波长带,激光焊Ar谱线波长出现在 520 nm,等离子弧焊的Ar谱线波长均大于696 nm,当激光与等离子弧复合,线光谱是两者的组合,谱线强度增大,可观察到Fe、Cr和Ni等的特征光谱产生.复合焊线光谱特征与激光功率、焊接电流、热源间距和热源顺序密切相关,当热源间距很大时,复合焊的光谱特征实际上是两种热源特征光谱的简单组合,这主要取决于激光与电弧的相互作用.     

金属粉末再压缩等离子弧焊接工艺

提高电弧穿透能力是等离子弧焊接领域的重要课题.自主设计并搭建了金属粉末再压缩等离子弧焊接新工艺试验平台,采集焊接过程电信号、视觉信号、弧光光谱信号等,并从焊缝成形、电弧电压、熔融金属过渡、弧光光谱等方面对金属粉末再压缩等离子弧焊接过程进行了初步的研究.在相同焊接电流195 A条件下,与常规等离子弧焊接工艺相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接焊缝熔深增加1.29 mm、熔宽减少1.65 mm、电弧电压升高0.63 V.在波长为230 ~ 270 nm范围内,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接中Fe和Cr元素的特征谱线明显增多. 结果表明,在相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,金属粉末再压缩等离子弧焊接电弧穿透能力增强.     

不同介质水蒸气等离子弧特性

采用光谱方法对水蒸气等离子弧的组成和温度进行了诊断，诊断结果表明，水蒸气等离子弧主要由氢原子、氢离子、氧原子、氧离子和白南电子组成；水蒸气等离子弧具有高温高焓特性，并具有强氧化性。通过光谱法对水、水 乙醇及水 丙酮等不同介质的水蒸气等离子弧温度进行了测量，结果表明，纯水介质的水蒸气等离子弧温度最高，水 乙醇介质电弧温度最低；随着乙醇或丙酮浓度的增加，电弧温度下降。对不同介质的水蒸气等离子弧的切割和焊接性能进行了试验研究，试验结果表明，浓度为20％～30％的乙醇或丙酮水蒸气等离子弧具有较好的切割性能；但是水蒸气等离子弧的焊接性能还不能令人满意。     

等离子电弧力的研究

从等离子电弧力的角度 ,探讨了等离子弧焊接工艺参数及其匹配的内在联系与规律性。在不同工艺条件下 (焊接电流、等离子气流量、电极内缩量以及喷嘴高度 )对等离子电弧轴向力进行了测量。并通过显著性分析 ,定量地认识和描述了各工艺参数对电弧轴向力的作用和影响。进而指出了获得稳定的小孔型等离子弧焊接过程的必要条件。本文的工作对于等离子弧焊接工艺参数的匹配及其过程的优化有重要的指导意义。     

铝合金等离子-MIG复合焊接电弧行为

针对现有的等离子弧-MIG复合焊接过程中的双弧排斥问题,基于MIG焊丝位移规律性改变提出了一种新型的MIG焊丝振荡与等离子弧共熔池的复合焊接工艺. 通过调节MIG焊丝电机转速(振荡频率)和振荡振幅进行了焊接工艺试验. 结果表明,随着电机转速(振荡频率0 ~ 41 Hz)的增加,等离子弧与MIG电弧排斥减弱,耦合趋势增大. 尤其是电机转速为2 000 r/min(振荡频率33 Hz)时,共熔池复合焊接效果较好;MIG焊炬振荡振幅为1 mm时,电弧形状最为稳定,但振荡频率和振荡振幅过大均不利于焊接过程稳定性;MIG焊炬振荡提高了熔滴过渡频率,使焊丝尖部呈现小熔滴过渡,减小了焊接飞溅. 对接试验力学性能测试表明,抗拉强度、抗弯强度均随振荡频率的提高呈现先增大后减小趋势,分析认为MIG焊炬振荡具有一定搅拌熔池的作用,有效提高了焊接接头的力学性能.     

变极性等离子电弧形态对电弧力的影响

研究了变极性等离子弧焊接工艺中,电弧形态及力学行为随焊接过程变化的现象,提出了变极性等离子电弧力学行为随电弧形态的改变而变化的规律。通过高速摄像以及对电弧力和电流的同步检测,证实了联合型等离子弧在反极性时间内易形成双弧的事实。     

在真空等离子沉积中起弧和电弧稳定性问题研究

在真空系统中,电弧的触发和稳定性受到很多因素的影响,阴极的材料,电极的结构,阴阳两电极之间的间隙,电极的表面状态,触发方式等,本文对于低真空状态下的电弧触发和稳定性问题作了探讨并提出了适合于本装置的较合理的参数。     

不锈钢活性剂等离子弧焊焊接电弧

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,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,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.研究结果表明,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;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;使用活性剂后的焊接接头性能与未使用活性剂焊接接头相当.     

等离子弧及其特点

利用等离子焊炬，将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度及高能量密度的电弧，称为等离子弧。等离子弧的主要特点是：     

变极性等离子电弧稳定性及其控制

以变极性等离子电弧稳定性机理及其控制方法为研究对象,自行研制了80C196KC单片机为控制核心,主电路为双逆变型电路拓扑结构的VPPA1型变极性等离子焊接电源.重点分析小电流过零再引燃机理及其在大规范焊接条件下变极性等离子弧焊接系统及其电弧的稳定性.分别提出了在小电流焊接时通过程序设定方法将变极性等离子电弧由正极性变反极性之前提高过零电流,而大规范焊接条件下则控制过零电流的新观点,对科学认识变极性等离子电弧特性及其焊接过程控制有重要的指导意义.     

等离子弧-MIG焊丝振荡式复合焊接工艺

针对现有的等离子弧-MIG复合焊接过程中的双弧排斥问题,基于MIG焊丝位移规律性改变提出了一种新型的MIG焊丝振荡与等离子弧共熔池的复合焊接工艺.通过调节MIG焊丝电机转速(振荡频率)和振荡振幅进行了焊接工艺试验.结果表明,随着电机转速(振荡频率0～41 Hz)的增加,等离子弧与MIG电弧排斥减弱,耦合趋势增大.尤其是电机转速为2 000 r/min(振荡频率33 Hz)时,共熔池复合焊接效果较好;MIG焊炬振荡振幅为1 mm时,电弧形状最为稳定,但振荡频率和振荡振幅过大均不利于焊接过程稳定性;MIG焊炬振荡提高了熔滴过渡频率,使焊丝尖部呈现小熔滴过渡,减小了焊接飞溅.对接试验力学性能测试表明,抗拉强度、抗弯强度均随振荡频率的提高呈现先增大后减小趋势,分析认为MIG焊炬振荡具有一定搅拌熔池的作用,有效提高了焊接接头的力学性能.     

单片机控制脉冲等离子弧焊接系统的研制

为进行脉冲等离子弧焊接的研究，在实验室现有的直流等离子弧焊接系统的基础上引入单片机控制系统，对焊接电源的原给定控制电路进行改造，实现了焊接电流的脉冲控制。同时设计了单片机控制系统的键盘输入、LED显示等外围扩展电路。     

谈谈等离子弧电极

等离子弧发生器是等离子弧焊接和切割的主要部件。其中关键的零件是喷嘴和电极,它直接关系到等离子弧的产生、稳定、压缩、刚度、电流密度等工艺性能。可以说,喷嘴和电极是电能转换为热能的“关口”。本文着重谈谈“电极”的材料、性能和发展状况。等离子弧发生器的电极担负着热电子的发射任务,要求电极材料熔点高,电子     

不锈钢制压力容器的等离子弧焊接

介绍了不锈钢制压力容器的等离子弧焊接,制定了合理的焊接工艺,并成功用于产品的焊接,为今后同类产品提供了参考和借鉴。