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。     

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.     

等离子弧及新型IGBT微束等离子焊接设备

介绍了等离子弧及新型ＩＧＢＴ微束等离子焊接设备。     

脉冲微束等离子弧焊电弧的光辐射强度动态分布特征

通过研究了脉冲微束等离子弧焊电弧中心轴线上光辐射强度在不同脉冲参数下的动态分布.试验结果表明,微束等离子弧焊电弧沿电弧中心轴线的光辐射强度分布呈“双峰状”,其分布特征及其动态变化在很大程度上受到了脉冲参数（基值电流,峰值电流,占空比,频率）的影响,并且这种影响随着脉冲参数的变化呈现出不同程度的“热惯性”.     

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。     

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。     

薄壁管板的微束等离子弧焊接试验研究

本文利用逆变式微束等离子弧焊机对不锈钢薄壁管及汽车薄板进行对接焊工艺的试验研究,讨论各种焊接因素对焊缝成形及焊缝质量的影响。结果表明,焊接电流和焊接速度是两个重要的因素,使用合适的焊接工艺参数可获得焊缝成形美观、性能良好的接头。     

波纹管的微束等离子弧焊接

介绍了采用微束等离子弧焊接波纹管的焊前装配要求，保证焊接质量的焊接夹具，以及焊接工艺规范参数。     

喷嘴结构对微等离子弧输出特性影响的数值仿真与验证

通过数值模拟和试验研究相结合的方法,在考虑微等离子喷枪喷嘴结构的条件下,建立了大气压下脉冲放电微等离子弧的数值模型,重点研究了喷嘴孔径、喷嘴工件距、阴极内缩量以及电流大小对微等离子弧的影响,并通过光谱仪来表征微等离子弧作用的温度分布。结果表明:喷嘴结构对微等离子弧的形成与稳定有重要影响:在有效压缩距离点内,喷嘴孔径的减小以及喷嘴工件距离的缩近才对工件温度的提高有显著影响;一定范围内,工件的温度随电流的增大而增大;阴极内缩量对工件的温度影响不大。微等离子弧温度场的数值模拟结果与光谱仪测量结果基本一致,验证了模型的可靠性。     

微束等离子粉末熔覆金属零件直接快速成形研究

对微束等离子熔覆金属零件直接快速成形技术进行了初步研究.构建了该成形系统的软、硬件实施.利用该系统制造了一个由80层熔覆层堆积而成的简单空心筒状零件,其直径误差小于5%,高度和垂直度误差小于2%.对成形件的组织分析表明,成形件中部典型组织表现为短小枝晶,层与层结合处可看到明显的组织分界,结合处组织向等轴晶转变.熔覆率为132 g/h,粉末利用率为85%～90%.硬度测试表明,成形件硬度主要分布在200～260 HV,上部和底部硬度值略高于中部,硬度值为260～320 HV.     

微束等离子弧焊焊接不锈钢筛网的研究

不锈钢筛网是由不锈钢丝线编制而成,由于材料丝径细且界面多,焊接工艺上有一定的难度。TIG焊、激光焊、钎焊等焊接方法由于工艺、成本等原因都不是筛网焊接的最佳选择,而微束等离子弧焊具有拘束度高、能量密度高等特点,特别适合不锈钢筛网的焊接。实验中采用自主研制的微束等离子弧焊接系统,在主弧电流小于3A下,进行了不同焊炬高度和不同焊接速度的对接试验,最终取得了良好的不锈钢筛网焊接效果。在此基础上,分析了焊接速度和焊炬高度等因素对焊接质量的影响。     

薄壁不锈钢管的封口焊接

对不锈钢薄壁细管进行了微束等离子弧焊封口试验研究.分析了不锈钢薄壁管的焊接特点,并通过试验得出了薄壁不锈钢的合理焊接工艺参数,取得了满意的焊接封口质量和外观成形.     

基于微束等离子熔覆的直接金属快速成形系统设计

金属零件直接制造技术目前已成为快速成形技术的研究热点和重要发展方向.提出一种基于微束等离子熔覆工艺的直接金属成形方法,介绍该方法的工作原理和系统构成,设计并开发基于等离子熔覆的金属零件直接制造软、硬件系统,并采用该系统进行中空零件成形实验.实验结果表明,并采用微束等离子熔覆直接制造系统可以得到成形良好、组织细密的金属零件.     

短电弧铣削加工中电弧特性实验研究

为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。     

口腔修复用铸造钴铬合金等离子焊接工艺研究

试验研究了钻铬合金口腔修复材料微束等离子弧焊的可行性。焊接过程电弧稳定，焊接接头熔合良好，未见裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。力学性能与显微组织分析表明：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，接头成分均匀，焊缝与母材强度基本一致。微束等离子弧焊在口腔材料修复领域具有很好的应用前景。     

氩弧熔敷耐磨覆层实验研究

对氩弧熔敷耐磨覆层材料的主要成分进行了正交设计,并用氩弧为热源制作了覆层试样。在泥沙磨损试验机上进行了覆层试样的磨损试验。结果表明:碳和铬对覆层耐磨性的影响显著,钼和稀土硅对覆层耐磨性的影响不显著。覆层耐磨性的最优方案为:3.0%C,27%Cr,1.0%Mo,1.0%RESi,其耐磨性达到标样45钢的6.37倍。磨损表面形貌分析表明,在泥沙磨损条件下,45钢试样的磨损机理主要是显微切削和反复塑性变形脱落;氩弧熔敷耐磨覆层试样的磨损机理主要是基体组织的显微切削和高硬度碳化物质点的脱落。     

电弧喷涂制备纳米粉体的试验研究

随着纳米材料技术的不断发展,纳米材料的制备技术已成为研究的重要领域.为了研究新的纳米陶瓷粉体(Al2O3)制造技术,在对电弧喷涂技术进行相关试验后,提出了改变电弧喷涂雾化气体成分,利用电弧喷涂原位反应合成技术,成功地制备了Al2O3纳米粉体材料.试验研究表明:在电弧喷涂雾化气体中加入纯氧气成分后,经高温电弧热熔化、雾化的铝金属粒子与氧气能够产生强烈的氧化反应,可以制备出Al2O3纳米粉体材料.     

介电泳抛光方法及其电极形状的实验研究

目的验证介电泳抛光方法的有效性,研究电极形状对介电泳抛光方法均匀性、抛光效率和去除率的影响。方法选取直径76.2 mm的单晶硅片为实验对象,进行传统化学机械抛光(CMP)实验和使用4种电极形状的介电泳抛光实验,每隔30 min测量硅片不同直径上的表面粗糙度以及硅片的质量,然后对测量的数据进行处理和分析。结果与传统CMP方法比较,使用介电泳抛光方法抛光的硅片,不同直径上的表面粗糙度相差小,粗糙度下降速度快,使用直径60 mm圆电极形状介电泳抛光时相差最小,粗糙度下降最快。介电泳抛光方法去除率最低能提高11.0%,最高能提高19.5%,最高时所用电极形状为内径70 mm、外径90 mm的圆环。结论介电泳抛光方法抛光均匀性、效率和去除率均优于传统CMP方法。