等离子切割技术的最新发展

分析比较了气割、等离子切割、激光切割的切割厚度、速度、成本以及变形情况。阐述了等离子切割技术在提高消耗品寿命等方面的最新进展。     

高压环境等离子切割电弧数值模拟

以等离子弧为研究对象,在基本假设下通过Ansys-workbench软件建立了喷嘴处二维轴对称有限元数学模型,并对模型进行了网格划分。基于磁流体动力学和电弧等离子体理论,建立了空气等离子电弧模型的控制方程和边界条件,在Flunent软件中利用用户自定义方程UDF命令添加电弧控制方程中的源项及空气等离子的物性参数,导入UDF命令对电弧模型进行编译求解。模拟结果表明,在相同焊接电流下,随着环境压力的增大,空气等离子切割电弧最高温度呈现下降的趋势。以2 MPa高压焊接试验舱为基础,建立了高压环境等离子弧切割试验系统,该系统主要由高气压等离子弧切割电源、自动切割小车、电弧监视装置等组成。通过设计的行输出变压器实现了0.4 MPa下的稳定起弧,基于此开展了常压和高压下的等离子弧切割试验,研究了压力对等离子电弧形状的影响。     

反极性弱等离子弧堆焊基本特性的分析

对反极性弱等离子弧堆焊基本特性进行了研究,分析了反极性弱等离子电弧的能量密度在不同气体流量和气体含量下的变化规律、电弧压力径向分布特性、电弧的热特性、反极性弱等离子弧的燃烧稳定性及静特性等特点.结果表明,反极性弱等离子弧具有较均匀的电弧压力,弧底部的电压径向分布、电流径向分布和阴极斑点的分布三者一致,均呈凹形分布,阴极斑点能量约占电弧有效能量50%,有90%以上的电流分布在内圆直径10 mm的圆环区,通过保护气流可以控制能量密度.反极性弧的阴极雾化作用有效地改善了堆焊金属与基体金属的结合状况.这就使得反极性弱等离子弧成为异种材料堆焊领域中一种理想的热源.     

等离子枪体内部流场及温升的模拟分析

采用有限元模拟技术研究了多种等离子枪体内部的水流场和气流场。分析了等离子枪体的机构对水流速的影响以及对紊流形成的影响。并在此基础上,分析了在不同流场分布状态的条件下,等离子枪体内部的温度场形态,通过验算枪体关键部位的温升,发现在不改变冷却水流量的情况下,仅通过改变水道结构和入水方向,就可以使枪体的冷却效果得到明显的改善。该研究结果为等离子枪体的设计和结构优化提供了重要的参考数据。     

数控等离子切割机切割质量的控制

数控等离子切割机的切割质量，主要是指切割面的倾斜度和光洁度。本文阐述了切割速度、工作气压与切割质量的关系。并根据数控切割机的特点，结合试验数据进行分析和总结，得出了不同功率切割不同厚度钢板的最佳切割参数。为提高数控等离子切割机的切割质量提供参考。     

数控等离子切割机切割质量的控制

数控等离子切割机的切割质量,主要是指切割面的倾斜度和光洁度。本文阐述了切割速度、工作气压与切割质量的关系。并根据数控切割机的特点,结合试验数据进行分析和总结,得出了不同功率切割不同厚度钢板的最佳切割参数。为提高数控等离子切割机的切割质量提供参考。     

基于计算机仿真的铝合金变极性等离子弧焊温度场分析

采用"高斯+双椭球"热源模型,建立正、反极性等离子电弧热源模型。采用APDL(ANSYS parametric design language)编程语言,对变极性等离子弧焊(VPPA)温度场进行模拟。通过分析其温度场,计算出正、反极性等离子弧焊高温区面积和熔池形状,并通过实际焊接试验验证了该模型的合理性,这为焊接工艺参数的合理选择提供了理论依据。     

等离子喷涂过程基体温度场分布的数值模拟

等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为：建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体表面温度场分布规律;建立了移动热源加热模型,研究了在不同喷枪移动速度和扫描遍数时基体热量累积规律。结果表明：在静态喷枪加热作用下,基体温度场呈中间高两端低的对称分布状态;随着喷涂距离减小,基体表面最高温度与平均温度显著升高,温度梯度变化明显,高温区域半径显著增大。在动态喷枪加热过程中,基体左右边界热量累积现象明显,且喷枪移动速度越快,基体表面热量累积越少,温度分布梯度越小;随着喷枪扫描遍数的增加,基体中心区域温度呈波浪式上升,温度增长幅度逐渐变小。     

放电等离子烧结过程中粉末颗粒内部温度场的模拟及颈部演变

摘要建立了用于模拟导电材料在放电等离子烧结（SPS）过程中粉末颗粒热传导行为的计算模型,以球形铜粉为研究对象,对颗粒内部温度分布和颈部尺寸变化进行了模拟计算和分析,模拟结果表明;SPS过程中颗粒内部的温度分布极不均匀,烧结颈部的长大速率在烧结过程中并不一致．不同烧结阶段颈部尺寸变化的模拟结果和实验测定结果基本吻合,揭示了SPS过程中烧结颈部形成和长大的根本原因是颗粒接触部位的局部高温。     

等离子弧焊中电弧反翘现象的数值模拟

根据流体的质量、动量、能量守恒方程,建立了穿孔等离子弧焊接过程中的等离子电弧三维数学模型,用磁矢量法求解磁场问题.模型包括了一部分喷嘴和钨阴极,小孔也被包含进模型中.利用ANSYS有限元分析软件求解模型,得到等离子电弧的温度分布,以研究等离子弧焊中电弧反翘现象.结果表明,等离子电弧反翘随小孔尺寸的增大而减弱,电弧尾焰随小孔尺寸的增大而增强;而适当的增加焊接速度以使小孔轴线与电弧轴线之间形成一定的偏差是形成等离子电弧反翘现象的必要条件;焊接电流主要是通过改变小孔尺寸而对电弧反翘产生影响.     

铝合金变极性等离子弧焊应力场数值分析

以传热学及热弹塑性有限元分析法为理论基础,利用ANSYS有限元分析软件,对铝合金变极性等离子弧焊接温度场、应力场进行数值模拟. 建立 "高斯+双椭球"热源模型,通过正反极性不同尺度热源模型的循环加载,实现对焊接温度场及其应力场较准确的计算;焊后在焊缝的纵、横方向选取不同的点进行残余应力实际测量. 结果表明,不同路径上焊接残余应力值其分布规律与理论基本相同;实际测量结果同计算结果进行比较,二者数值相差较小,说明数值分析的计算结果具有一定的理论指导意义.     

等离子喷涂中纳米团聚体粉末温度场数值模拟

在纳米粒子排布方式理想化假设及热物性参数换算基础上,对纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末等离子喷涂过程中的温度场进行数值模拟,分析粉末直径、喷涂距离及喷嘴出口处等离子焰流温度对粉末熔化状态的影响,并通过试验研究粉末在喷涂过程中的熔化特性.结果表明,要想获得适当且比较均匀的熔化状态,粉末粒度大小范围不宜分布过宽,同...     

QT600球铁等离子弧熔凝温度场数值模拟及组织分析

采用等离子弧对QT600球铁进行了熔凝处理,利用扫描电镜、显微硬度仪对熔凝试样各区域的组织及显微硬度进行测试分析,并且在综合考虑等离子弧的挖掘作用、材料非线性、熔化潜热等对等离子弧熔凝温度场影响的基础上,采用双椭球热源建立了QT600等离子弧熔凝连续三维移动瞬态温度场有限元模型。结果表明,熔凝层显微硬度达到600～1060 HV,熔凝层组织为马氏体+渗碳体+残留奥氏体,模拟熔池最高温度达到1808℃,熔凝区模拟的形状及尺寸与实际基本吻合。     

复杂零件等离子熔积无模成形的温度场模拟

提出高斯-双椭球复合热源和辐射-对流综合边界模型以考虑等离子热源及热边界.为提高计算效率、再现等离子熔积"增材制造"全过程,采用了动态网格自适应技术和"生死单元".基于ANSYS开发了复杂零件参数化设计和优化成形的APDL高效计算程序,实现了高能束三维瞬态温度场的模拟,并用试验进行了验证.计算和试验结果表明,采取对称跳跃扫描路径及适当的热输入和冷却工艺,能有效改善零件的温度场和增强焊道的自由伸缩能力,从而有利于降低拉应力和热裂倾向.     

逆变式等离子切割电源主电路的设计与仿真

针对国内逆变式空气等离子切割机的现状,对一种大功率空气等离子切割电源的主电路进行了设计,并对元器件进行了选择.该电源采用IGBT逆变式全桥电路结构,主电路采用较为常用的AC-DC-AC-DC逆变模式,通过对变压器、功率开关管、输入电路以及输出滤波电路等的设计,选择了工作电流为100A,电压为150V,开关频率为25 KHz.通过MATLAB下的仿真试验证明了所设计的主电路合理、有效,符合预定要求.     

穿孔等离子弧焊接热场和流场的数值模拟

考虑熔池和小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接热过程的三维瞬态模型.采用焓孔隙度法处理了凝固熔化过程中相变潜热以及动量损耗问题.基于流体体积函数法（VOF）对小孔界面实施追踪.对等离子弧焊从小孔形成到穿孔的瞬态演变行为、熔池流场的动态变化过程进行了数值模拟.开展了穿孔等离子弧焊接试验,对数值模拟结果进行了试验验证.结...     

聚酰亚胺复合材料等离子喷涂温度场数值模拟

利用等离子喷涂方法在聚酰亚胺基复合材料表面喷涂金属防护层,涂层材料分别采用Al、Cu、Zn和Ni.通过ANSYS软件进行了温度场数值模拟.研究包括采用不同涂层材料,基体温度在喷涂时(0～1 000s)随时间的变化、喷涂结束与结束1 000s时刻基体及涂层的温度分布.结果表明,Al和Zn涂层在喷涂过程中及喷涂结束后不会对耐热性差的树脂成分造成烧蚀,而Cu和Ni则会烧蚀基体.试验结果证实了数值模拟的预测.     

数控等离子切割机切割件的变形控制

针对数控等离子切割机切割件产生变形的原因,对切割件的变形进行了分析.根据数控等离子切割机的特点,在加工过程中正确选择切割的起点、切割方向、切割顺序、切割速度等工艺,可以有效提高切割件的加工质量,同时对单边工件、细长件、异型件以及特殊件的变形控制进行了详细地阐述.