不同介质微束水蒸气等离子弧的气流形态与电弧力

微束水蒸气等离子弧气流形态与其电弧形态、电弧特性密切相关。中对水、水 乙醇及水 丙酮等不同介质的微束水蒸气等离子弧气流形态、电弧力进行了测试研究。气流形态测试结果表明，纯水介质的水蒸气等离子弧的气流扩展率最大，水 丙酮介质的水蒸气等离子弧的气流扩展率最小；随着乙醇或丙酮浓度的增加，气流的扩展率增大。电弧力的测试结果表明，纯水介质的水蒸气等离子弧的电弧力最小，水 丙酮介质的电弧力最大；随着乙醇或丙酮浓度的增加，电弧力增大。电弧形态、气流形态与电弧力决定了电弧的切割性能，在相同条件下，水 丙酮的水蒸气等离子弧切割速度最快，而纯水介质电弧的切割速度最慢。     

微束等离子弧焊电弧温度场的数值模拟

建立了微束等离子弧三维有限元模型,考虑了阴极钨棒以及喷嘴的约束,采用ANSYS软件对微束等离子弧的温度场进行了数值模拟,比较了不同焊接电流以及不同阴极端面形状对电弧温度场的影响,并通过光谱检测计算对电弧端面温度场分布进行了试验验证。研究结果表明,在焊接电流为2 A,离子气体流量0.5 L/min的工艺条件下,微束等离子弧焊时在靠近阴极端部电弧的温度达到了15 000 K,电弧端面温度场的光谱检测计算结果与模拟结果一致;在电流较大以及阴极端面较小的情况下,微束等离子弧的最高温度得到了提高。     

微束等离子弧最佳电源剖析——恒功率焊接电弧工艺特性研究之一

本文通过对微束等离子弧恒功率焊接电弧工艺特性的试验研究,提出弧长波动影响阳极输入功率的强烈因素是等离子弧本身存在着电流分散现象,为微束等离子弧焊最佳电源的研制提供了理论依据。     

微束等离子电弧的形态—恒功率电弧工艺特性的研究之二

文章认为微束等离子电弧是一个轮廓清晰、层次分明的导电实体,它包括“虚弧”和“实弧”两部份,电弧的直径可以通过测量确定。由于电弧电流分散现象的存在,作者提出微束等离子电弧焊中存在着“有效电流”和“无效电流”的概念。     

LH—40微束等离子弧焊接设备与焊枪

(一)概述一、LH-40型微束等离子弧焊机 LH-40型微束等离子弧焊机包括电源和控制系统两个部分。利用这台设备,装上LH-40型微束等离子弧焊枪,在氩气或其它惰性气体介质中,可对厚度为0.2～1.5毫米不锈钢、结构钢、碳素钢,钛及其合金进行2～40安培的微束等离子弧手工或自动(另配机架)焊接。它具有以下特点: 1、具有两套完全独立的垂直陡降外特性的硅整流电源,分别供给维弧、焊接电弧的电源。     

焊接工艺：熔焊

微束等离子电弧形态试验研究 对微柬等离子电弧的应用和特点进行了简单的总结。通过试验观测各种工艺参数改变对等离子弧形态的影响,得出结论：微柬等离子电弧形态主要受等离子气流量影响;在一定范围内增大工作电流,能够有效提高等离子电弧的有效工作长度;工作电流改变对等离子电弧温度影响较大。图7参4     

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.     

基于电压最小原理的脉冲微束等离子弧焊电弧形态的动态平衡研究

脉冲参数对脉冲微束等离子弧形态及其动态变化有直接影响,电弧形态是焊接电弧内部物理过程变化的直接反映。针对不同脉冲参数下电弧形态及其动态变化的特征进行了研究,将电弧最小电压原理和电弧内部洛伦兹力与气体内压力之间的平衡过程相结合,揭示了电弧形态变化的本质原因。研究分析表明,电弧半径随电流增加而增加,随电流减小而减小。只有在洛伦兹力与气体内压力达到平衡后,电弧才处于稳定状态,此时电弧半径相对稳定并使弧柱沿长度方向的电场强度具有最小值。     

微束等离子加丝自动焊用于生产的几个问题

本文介绍在微束等离子加丝自动焊焊接过程中克服“双弧”现象和焊缝端头缺口的一些措施。一、“双弧”所谓“双弧”现象,是在焊接过程中,除钨极与工件间存在一个主电弧外,在钨极、喷嘴、工件之间还出现一股与主电弧并列的电弧,如图1所示。     

铝合金等离子-MIG复合焊接电弧行为

试验发现铝合金等离子-MIG复合焊中,等离子弧焊接电流为130 A,MIG焊接电流为180 A(基值电流95 A)时,基值时期的MIG电弧在等离子弧附近燃弧阻抗小,复合焊中MIG电弧电压在脉冲基值时期低于单独MIG焊,电荷流效应使MIG电弧在基值时期偏向等离子弧,偏向等离子弧方向的MIG电弧主要电离介质为氩气.当MIG...     

脉冲微束等离子弧焊电弧的能量分布特征

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧在不同脉冲电流参数下的上升沿和下降沿过程中能量分布特征及其动态变化规律,采用高速摄像机对不同脉冲参数下的脉冲微束等离子弧焊的动态电弧进行瞬时捕捉拍摄。通过对光辐射强度的分析,将微束等离子弧电弧划分为靠近喷嘴的高亮区,靠近工件的次高亮区和两者之间的低亮区,并在此基础上讨论脉冲参数对电弧的能量分布及其动态分布特征的影响规律。研究结果表明:影响电弧三个特征区域亮度变化的脉冲参数主要有峰值电流、基值电流、占空比以及频率。峰值电流越大,占空比越小,频率越大,近峰值电流时刻电弧三个特征区域的亮度越亮,而近基值电流时刻电弧三个特征区域的亮度变化要考虑热滞后性的影响。     

高频脉冲微束等离子弧焊电源的研制

设计了比较理想的高频脉冲微束等离子弧焊电源控制电路,分析了该电路的组成和工作原理。试验结果表明,该电源具有良好的动特性和静特性,电弧稳定,操作简单,能很好地满足微束等离子弧焊的要求。     

微束等离子弧焊电弧多物理场耦合

对微束等离子弧焊电弧温度场、流场、电磁场、电弧压力场进行了计算分析.结果表明,轴向和径向温度分别随距钨棒端部和电弧轴中心距离的增加而降低;轴向流速经一段时间后趋于稳定,喷嘴内等离子体径向流速较喷嘴外小,且喷嘴内外流场方向相反;电磁力随距钨棒端面距离的增加而减小,喷嘴内较喷嘴外大,且喷嘴内外电磁力方向也不完全一样;阳极表面上的电弧压力远小于普通等离子弧焊的电弧压力.此外,各物理场之间相互耦合.高速摄影相机拍摄后经处理得到的电弧等灰度线分布与数值模拟轴向等温线分布趋势一致;三维动态光谱检测系统检测计算得到的径向温度分布与数值模拟得到的径向温度分布一致.     

弧压正反馈晶体管脉冲电源的研究

为适应微型薄件(10~(-2)mm)的焊接需要,研制了电弧电压正反馈的晶体管脉冲电源,使焊接电流随弧压升高而增长,随弧压减小而降低,以利于工件熔深的均匀及电弧弹性的提高。将这类电源用于微束等离子弧焊取得了良好的效果,并研制出相应的样机。本文着重讨论电弧由具有上升外特性的晶体管电源供电时系统的稳定性问题,明确了电弧的静特性、动特性和电源的静外特性、过渡特性之间的相互关系,提出了相应的判据,对电源与电弧系统的动态稳定性的认识有所深化。根据有关科研单位提出的要求,我们在过去工作[1]的基础上,针对厚度为0.05—0.10mm 工件的焊接需要,专门研制了弧压正反馈晶体管脉冲电源,供微束等离子弧焊用。现将我们的初步工作汇报如下,供参考。     

成焊所科研新成果简介

一九八一年,成都电焊机研究所完成一批课题研究任务,并通过部局和所内鉴定。现摘要介绍几项如下:LH一16A型晶体管脉冲微束等离子弧焊机为进一步满足微束等离子弧悍接生产的需要,克服一般微束等离子弧焊接薄工件的困难,在微束等离子弧焊中加入脉冲焊接电流,使之更好地适用于细丝、薄壁件的焊接。新设计     

同步分频控制脉冲微束等离子弧焊

本文提出了一种与微束等离子弧主电源同步的分频控制脉冲焊方法。它可以很方便地将普通微束等离子弧焊机改装成高质量的,频率为25～50Hz 脉冲微束等离子弧焊机。焊接试验表明,这种方法能有效地提高0.20毫米以下薄壁焊接波纹管的焊接质量稳定性。     

微束等离子焊接的“双弧”问题探讨

所谓“双弧”问题,是指在微束等离子焊接过程中,除了在钨极和工件之间存在一个微束等离子弧(主弧)外,在主弧的外围还并存着一股弧流,如图一中的弧     

微束等离子弧焊电弧温度场的分布特征及参数影响

使用数值模拟的方法,应用ANSYS软件对微束等离子弧焊电弧温度场分布进行了计算,并且基于光谱检测和高速摄影技术对微束等离子弧焊电弧温度场的分布进行验证. 结果表明,电弧轴向温度在近钨棒处最大,距钨棒距离增加电弧温度减小;电弧径向温度在电弧中心处最大,随着径向距离增加,温度减小. 随着焊接电流的增大,电弧近钨棒端面处及其中心的温度增大. 钨棒端面半径减小,电弧近钨棒端面处及其径向中心温度增大. 归一化后数值模拟的电弧端面径向和轴向温度分布,分别与光谱检测和高速摄影电弧图像处理的电弧光辐射强度分布保持一致.     

工艺参数对焊接等离子弧的影响

基于双区域近似电弧模型的理论,研究了工艺参数对喷嘴出口处转移型焊接等离子弧的影响,给出了喷嘴出口处等离子电弧的伏安特性曲线,以及在不同离子气流速和喷嘴直径的条件下,电弧的弧柱半径及压力随焊接电流变化的曲线,并与试验数据进行比较,比较结果表明,计算结果与试验测量值吻合良好。同时还分析了喷嘴直径、钨极内缩量以及离子气流速在相应的焊接电流下对等离子弧功率与电弧力的影响,并绘出曲线图。研究结果表明,对于中小电流规范下的转移型等离子弧焊接,采用双区域近似电弧模型来研究喷嘴出口处等离子弧的特性是可行的,该模型计算简便,可为得到高质量等离子弧焊接的设计及生产提供理论基础。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度变化规律

为了研究脉冲微束等离子弧焊电弧光辐射强度在不同脉冲参数下的变化规律,采用高速摄影技术采集不同脉冲参数下脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射图像信息,通过光辐射强度的灰度值计算,提取电弧中心轴线上的光辐射强度灰度值分布进行分析。研究结果表明,微束等离子弧焊电弧的中心轴线上光辐射强度的分布呈"双峰状",并且脉冲参数(基值电流、峰值电流、占空比、频率)对电弧中心轴线上的光辐射强度的大小和分布都会产生影响。