Behavior of bubbles in welding for repairs in space

In order to investigate the difference in the behavior of bubbles between in a microgravity environment and in a terrestrial environment, gas tungsten arc (GTA) welding was performed in both environments. The microgravity environment was produced for 10 seconds with less than 10⁻⁵ G with a drop-shaft type system at the Japan Microgravity Center (JAMIC). The materials used were an aluminum alloy and pure silver. It has become clear that more pores are left in the weld in the microgravity environment than in the terrestrial environment. The bubbles cannot easily be released from the weld pool before solidification due to the lack of buoyancy in the microgravity environment. In the microgravity environment, blowholes are distributed uniformly in the weld and are smaller than those in a terrestrial environment. In the microgravity environment, the weld bead is formed flatly though the weld shape is significantly affected by gravity in the terrestrial environment. This indicates that in the microgravity environment, a larger amount of metal can be welded at once and in any welding position.     

真空电弧沉积技术中的弧源设计

讨论了真空电弧沉积中弧源设计的有关问题 ,如电弧运行模式、电弧极性、点火方式、电弧的约束方式以及宏观粒子抑制方式等。分析表明 ,合理选择电弧运行模式和电弧极性 ,以满足涂料粒子蒸发与离化的要求 ;选择合适的弧源结构 ,加强对电弧的约束与烧蚀的控制 ,或用过滤弧源 ,以抑制宏观粒子对涂层的污染 ,是成功设计弧源的关键     

高速电弧喷涂技术在防腐工程领域的研究现状

高速电弧喷涂技术是在传统电弧喷涂技术基础上发展起来的一项新技术,也是再制造工程的关键技术之一.介绍了高速电弧喷涂技术的基本原理及其在防腐工程中应用的潜力,防腐涂层材料的发展概况,常见的高速电弧喷涂层在腐蚀环境中的防护机理,并展望了高速电弧喷涂技术的发展趋势.     

An Artificial Somatic Reflex Arc

The emulation of human sensation, perception, and action processes has become a major challenge for bioinspired intelligent robotics, interactive human–machine interfacing, and advanced prosthetics. Reflex actions, enabled through reflex arcs, are important for human and higher animals to respond to stimuli from environment without the brain processing and survive the risks of nature. An artificial reflex arc system that emulates the functions of the reflex arc simplifies the complex circuit design needed for “central-control-only” processes and becomes a basic electronic component in an intelligent soft robotics system. An artificial somatic reflex arc that enables the actuation of electrochemical actuators in response to the stimulation of tactile pressures is reported. Only if the detected pressure by the pressure sensor is above the stimulus threshold, the metal–organic-framework-based threshold controlling unit (TCU) can be activated and triggers the electrochemical actuators to complete the motion. Such responding mechanism mimics the all-or-none law in the human nervous system. As a proof of concept, the artificial somatic reflex arc is successfully integrated into a robot to mimic the infant grasp reflex. This work provides a unique and simplifying strategy for developing intelligent soft robotics, next-generation human–machine interfaces, and neuroprosthetics.     

超音速电弧与普通电弧喷涂FeCrNiB涂层的耐磨损性能

为了提高电弧喷涂涂层的结合强度及耐磨损性能,采用超音速电弧喷涂技术和普通电弧喷涂技术在Q235钢表面分别制备了Fe17Cr5NiB涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对比分析了2种涂层的微观结构及性能。结果表明:超音速电弧涂层具有更加致密的结构,其平均孔隙率为0.95%,远低于普通电弧涂层;超音速电弧涂层与基体呈紧密结合,其结合强度为60 MPa,而普通电弧涂层与基体之间呈明显的分层状态,其结合强度仅为28 MPa;超音速电弧涂层具有良好的非晶态结构及致密性,使其具有远高于普通电弧涂层的硬度以及耐磨损性能,显微硬度高出普通电弧涂层32.27%,耐磨损性能是普通电弧涂层的2倍以上(是基体的14倍以上)。     

电弧法制备碳包覆金属纳米微粒的研究进展

碳包覆金属纳米微粒既可以避免金属纳米微粒的氧化,又能保持其同有性能小变,其潜在科研和应用价值引起了研究者的广泛关注.本文介绍了电弧法制备碳包覆金属纳米微粒的原理,综合评述了碳包覆金属纳米微粒的电弧法制备技术的国内外研究现状,讨论了金属与碳作用后的反应路径,产物类型以及碳包覆金属纳米微粒的形成机理.     

TiB2/ZL101A铝基复合材料微弧氧化与耐腐蚀性研究

本文将微弧氧化工艺应用于颗粒增强铝基复合材料TiB2/ZL101A,分析了不同氧化时间膜层的厚度、组织结构和成分等,并研究了其在模拟海洋环境下的耐腐蚀性能。结果表明,适当处理条件下,微弧氧化后的TiB2/ZL101A具备较强的耐海洋环境腐蚀能力。     

真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究

建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时 ,阴极斑点的受力模型 ,分析了影响电弧运动的因素 ,改进了圆形平面靶侧面形状 ,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度     

真空阴极弧离子镀类金刚石碳（DLC）膜的碳弧稳定性研究

选用氩气、氩气加氢气、氩气加乙炔等气体作为介质，石墨作为靶材进行真空阴极弧离子镀来制备类金刚石碳膜。石墨电弧有其独特的电弧特性曲线，不同气体介质对碳弧特性的影响不同，磁场的大小对电弧的稳定性有很大作用，碳弧下基片偏流随电弧电压的增加而减小，试验得到表面光滑的类金刚石碳（DLC）膜，对膜的表面进行了SEM分析。     

Compact laser light-scattering instrument for microgravity research

NASA has developed a compact laser light-scattering instrument that employs both static and dynamic light-scattering techniques for microgravity research. The first use of this instrument was to study the behavior of colloidal hard spheres in a reduced gravity environment during the Second United States Microgravity Laboratory space shuttle mission. We discuss the instrument design and possible improvements based on our observations of significant differences between hard-sphere behavior in Earth's gravity and microgravity.     

超声在电弧焊接中的应用

超声场作为一种高效清洁的物理场在电弧焊接中具有越来越多的应用。在电弧焊接过程中,引入超声,可以有效改善电弧形态、熔滴过渡以及焊缝组织,最终提高焊接接头力学性能。超声在电弧焊接过程中的应用特点主要与超声施加方法有关,不同的超声施加方法具有不同的特点,根据不同的超声施加方法可将超声电弧复合焊接分为不同类型。主要综述了电弧超声技术、超声与电弧同轴复合、超声作用于焊丝以及超声工具头作用于固体母材或者焊缝表面4种技术的各自特点及研究进展,着重分析了不同技术的设备特点及其对组织与力学性能的影响。最后对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

粗丝CO_2气体保护焊熔滴过渡与潜弧机理的研究

本文详细分析了粗丝CO_2气体保护潜弧焊熔滴过渡的特点和潜弧机理。潜弧状态可以分为三种类型:半潜弧(熔滴主要以较大的颗粒形式过渡)、临界潜弧(熔滴主要以较小颗粒的射滴形式过渡)和深潜弧(熔滴以细小射滴与射流混和形式过渡)。大电流、低电压、粗焊丝、反极性和氧化性气氛是形成潜弧过程的必要条件,其中电流是最重要的条件。潜弧后弧柱气氛改变,焊丝端部的弧根由集中形态扩展为覆盖整个端部形态,使得熔滴尺寸变得细小,熔滴过渡形式发生变化。采用临界潜弧区域的焊接规范参数施焊,飞溅小,工艺过程稳定,焊缝成形优良。     

Industrial Arc Instrumentation

Hitherto the instrumentation of moving arcs has been neglected and photographic methods have mainly been used to determine arc velocities. Furthermore, previous arc research has been confined, in the main, to high-speed arcs (greater than 10 ft/s) in circuit breaking and similar applications. This paper considers, for the first time, the slowly moving arc (about 1 ft/min) associated with such industrial processes as welding, profile cutting, zone refining, etc. New arc instrumentation methods have been developed for these arc velocities. They use analog and digital techniques. These new methods are simple, yet sufficiently accurate for sophisticated industrial applications. Typical results are given.     

Space Program SJ-10 of Microgravity Research

SJ-10 program provides a mission of space microgravity experiments including both fields of microgravity science and space life science aboard the 24th recoverable satellite of China. Scientific purpose of the program is to promote the scientific research in the space microgravity environment by operating the satellite at lower earth orbit for 2 weeks. There are totally 27 experiments, including 17 ones in the field of microgravity science (microgravity fluid physics 6, microgravity combustion 3, and space materials science 8) and 10 in the field of space life science (radiation biology 3, gravitational biology 3, and space biotechnology 4). These experiments were selected from more than 200 applications. The satellite will be launched in the end of 2015 or a bit later. It is expected that many fruitful scientific results on microgravity science and space life science will be contributed by this program.     

氦−氩混合保护气体角接头旋转激光+电弧复合焊电弧特性数值分析

目的 研究激光+电弧复合焊中氦−氩混合保护气体成分对电弧等离子体物理特性的影响,从而改善焊接性能。方法 综合考虑角接头几何特性和氦−氩混合保护气体的物理特性,建立氦−氩混合保护气体角接头旋转激光+电弧复合焊电弧行为的数值分析模型。使用FLUENT软件对不同体积比氦−氩保护气体下电弧等离子体的温度场、流场、压力场和电势场进行模拟计算,对比分析保护气体成分改变对电弧等离子体的影响规律,考虑其对焊接性能的影响,并将计算结果与高速摄影试验进行对比,验证数值分析模型的准确性与合理性。结果 保护气体分别为纯Ar、95%Ar+5%He、90%Ar+10%He时,电弧向激光侧偏移收缩,电弧整体形貌被压缩,位置A纵截面处电弧等离子体的峰值温度分别为25 603、25 080、23 904 K,最大流速分别为336.34、334.34、317.58 m/s,压力最大值分别为899.08、943.40、957.67 Pa,电势梯度分别为11.56、12.17、13.18 V。结论 在氦−氩混合保护气体激光+电弧复合焊中,当保护气体中氦气体积分数增加到5%和10%时,随着氦气所占比例的增大,电弧处于动态变化过程,电弧被压缩,等离子体的峰值温度逐渐降低,最大流速下降,电弧压力和电势梯度增大,有利于焊缝熔深的增大。     

Multifunction Plasma Arc Equipment

ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎＰｌａｓｍａＡｒｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＬｉＪｉｎｇｌｏｎｇ，ＴｉａｎＬｉ，ＬｉｎＱｉａｎｓｈｅｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ...     

微重力锻炼平台造型设计探析

目的在研发设计空间站跑步机时,需要时刻利用微重力环境对样机进行实验验证。由此,工程师提出了微重力锻炼平台机械原理方案。微重力运动锻炼平台是一个在地面重力环境下模拟微重力环境的系统,可分别模拟航天员空间站微重力走跑训练和月球表面行走技能。为了让机械方案变成可供锻炼者使用的器材,就需要对其进行造型研究,以得出微重力运动锻炼平台竖直跑带长度、宽度以及显示屏距跑带的水平距离的人机工程尺寸,同时还要得出符合锻炼者审美的外观造型与配色方案。方法通过对空间站跑步机原理样机的研究分析,以人机工程学理论为指导,进行了平台的相关人机工程数据设计。通过对固定脚、立柱的形态与尺寸设计,对跑台的装饰设计,对肢体悬挂系统支架的包装设计,使得微重力锻炼平台的形态结构更加安全、稳定、均衡。结论锻炼平台的造型设计必须严格按照人机工程学原理进行,才能保证其安全性与合理性。     

5A06铝合金TIG丝材-电弧增材制造工艺

选用Φ1.2mm的5A06铝焊丝为成形材料,研究TIG丝材-电弧增材制造工艺。以TIG焊机为电源(交流模式),以四轴联动数控机床为运动机构,研究单层和多层成形时预热温度和电流对成形形貌的影响,观察成形件微观组织,并测试其力学性能。建立了单层单道基板预热温度和电弧峰值电流工艺规范带判据,以保证良好成形。结果表明:成形件的高度从第一层的3.4mm急剧下降,直到第8层后高度稳定在1.7mm。层间组织为细小的树枝晶和等轴晶;层间结合处组织最粗大,为柱状树枝晶;顶部组织最细小,由细小的树枝晶转变为等轴晶。成形件的力学性能各向同性,抗拉强度为295MPa,伸长率为36%。     

短间隙真空开关电弧图像边缘提取研究

为了研究短间隙真空开关电弧燃烧及其热形态变化过程,通过图像视觉系统对电弧起弧、燃烧及熄灭过程中的电弧图像进行采集,阐述了该实验系统的组成,利用图像处理技术对电弧图像进行了预处理,并通过Prewitt、LOG和Canny五种微分算子的边缘提取和结果对比。结果表明:比较3种微分算子对电弧图像边缘提取的结果,Canny算子可得到连续性、完整性和准确性均符合控制要求的电弧边缘结果,为实现真空电弧的调控提供了技术基础。     

Tri-Arc与Tandem双丝电弧焊的工作原理对比分析

目的 介绍一种称为Tri-Arc的新型双丝电弧焊接方法。方法 将Tri-Arc双丝电弧焊与应用较广的Tandem双丝电弧焊的系统构成和焊接电流波形进行对比分析。结果 Tri-Arc和Tandem两种双丝电弧焊接方法所使用的双丝焊枪相近,双电源相位同步控制和U/I脉冲控制方式类似。Tri-Arc和Tandem两种双丝电弧焊接方法的差异在于:Tandem双丝电弧焊的2个电弧是相对独立的,而Tri-Arc双丝电弧焊的2个电弧是相互耦合的,因此Tri-Arc双丝电弧焊又具有旁路耦合电弧的某些特点。结论 这种新型的Tri-Arc双丝电弧焊不仅具有与Tandem双丝电弧焊一样的高焊丝熔敷率,而且具有比Tandem双丝电弧焊更低的焊接热输入。