具有不同通道变极性等离子弧焊设备研制

研制了一种具有不同通道的新型变极性等离子弧焊设备,采用双电源对主弧正负半波供电,在岁半波以水冷铜喷嘴代替钨电极作阳极,既避免了主、维弧相互干涉现象,又降低了钨电极的烧损,使电弧和焊接过程稳定性提高,此外,电流频率、正负半波幅值和导通比的独立可调动有满足铝合金焊接时对金属熔化和阴极清理的不同需要。     

CO2气体保护焊控制系统及其实现

为了控制CO2气体保护焊过程中焊接电弧的稳定,提出了焊接电流和平均燃弧电压双闭环实时控制模式并进行了试验研究.在燃弧峰值和燃弧基值分离控制的基础上,研究了两者对电弧稳定性的影响规律,首次提出燃弧占空比的概念,并指出燃弧占空比是CO2气体保护焊过程中电弧稳定性的决定因素.该控制模式通过实时改变峰值电流持续时间调整燃弧占空比,实现了电弧电压的自动调整,保证了焊接过程的稳定性.     

ChinZA合金TIG焊剂对焊接电弧及焊缝成型的影响

研究了ZA合金TIG焊中不同的焊剂对焊接电弧及焊缝成型的影响.结果发现:加入 KCl焊剂电弧形状变化不大; 加入LiCl焊剂电弧有收缩和“粘着”现象,电弧的宽度增加,长度减少,但阳极斑点不明显突出; 加入KF焊剂电弧有明显突出的阳极斑点产生,阴极区有所收缩;加入ZnCl2焊剂电弧的宽度和长度都有所增加,阳极斑点变小而突出;加入多组元混合焊剂电弧宽度增大,阳极斑点变小,且明显凸出,电弧长度变化不明显.电弧进入焊剂区时,焊缝表面宽度都有所减小,其中KF的减少最为明显,焊缝表面呈现金属光泽,ZnCl2最为光亮,而无焊剂区焊缝表面呈现明显的氧化现象.     

电感量对交流电弧稳定性影响的实验研究

在方波交流ＴＩＧ焊中，电抗器的电感量对方波的形成有很大的影响。本文通过选择不同的电感量，分析电感量对交流电弧稳定性的影响，寻求一合适的电感量值，保证电弧燃烧的稳定性。     

ChinZA合金TIG焊剂对焊接电弧及焊缝成型的影响

研究了ZA合金TIG焊中不同的焊剂对焊接电弧及焊缝成型的影响．结果发现：加入KQ焊剂电弧形状变化不大；加入LiCl焊剂电弧有收缩和“粘着”现象，电弧的宽度增加，长度减少，但阳极斑点不明显突出；加入KF焊剂电弧有明显突出的阳极斑点产生，阴极区有所收缩；加入ZnCl2焊剂电弧的宽度和长度都有所增加，阳极斑点变小而突出；加入多组元混合焊剂电弧宽度增大，阳极斑点变小，且明显凸出，电弧长度变化不明显．电弧进入焊剂区时，焊缝表面宽度都有所减小，其中灯的减少最为明显，焊缝表面呈现金属光泽，ZnCl2最为光亮，而无焊剂区焊缝表面呈现明显的氧化现象．     

方波电源中直流电抗器的分析与设计

在方波交流焊中，电抗器的电感量对方波的形成及电弧的稳定性有着很大的影响。本文对电抗器进行了分析与设计，以寻求合适的电感量值。     

手工电弧焊修复铸铁轴承座

为了修复油炉引风机轴承座在使用过程中一侧出现的裂缝,通过对其断裂情况、轴承座材料及可焊性能进行分析,确定了手工电弧冷焊的焊接方案,提出了具体的焊接工艺,并顺利地完成了该工件的修复．经长时间使用证明,该设备运转情况良好,修焊处未发现有裂纹出现,说明手工电弧冷焊对铸铁轴承座具有较好的焊接效果．     

基于多物理场耦合的TIG焊电弧数值模拟研究

针对自由燃烧的TIG焊电弧,建立了二维轴对称数学模型,对稳态TIG焊电弧进行了数值分析,获得电弧的温度场、压力场、流场等分布规律。结果表明：电弧最高温度出现在钨极下方,电弧轴向和径向的温度随钨极和电弧中心之间距离的增加而降低;等离子体速度在电弧中心处达到最大值;阳极表面上的电弧压力随其离阳极中心距离的增大而降低;减小焊接电流可大幅度降低电弧温度、等离子体速度和电弧压力;减小电弧弧长可降低等离子体速度和电弧压力。     

外加磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响

为提高钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧能量，实现高效焊接，通过在TIG焊焊枪上分别外加直流、交变纵向磁场，采用高速摄像对不同磁场频率下的电弧形态进行拍摄，研究分析了外加不同形式和频率的磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响规律。结果表明：不加磁场时电弧稳定燃烧且形态呈圆锥形；外加直流纵向磁场时，电弧高速旋转且电弧上方收缩，下方略微扩张；外加不同频率的交变纵向磁场时，随着磁场频率的增大，电弧挺度增加，电弧形态先扩张后收缩又扩张且电弧高速旋转，呈钟罩状。外加1 500 Hz交变纵向磁场，焊缝熔宽减小，熔深增大，焊缝表面均匀光洁，焊缝成形明显改善。     

电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

电弧炉电气系统谐波电流仿真研究

基于电弧弧长随机特性和电弧炉电气系统实际运行环境,使用简化的电弧电流电压特性,将电弧电压的时变性作为研究的重点,并采用自回归模型模拟电弧的随机性,建立了三相非线性时变电弧炉电气系统的MATLAB／SIMULINK仿真模型。仿真数据与实测数据比较,表明该模型适用于电弧炉电气系统谐波电流的研究。     

Arc deflection model and arc direction control for DC arc furnace

Based on the analysis of three-dimensional power conductor for DC arc furnace, the electric arc deflection model was set up and the control system of the arc direction was configured. According to the bus bar distribution at the bottom electrodes cooled by water, the arc direction control principle and its configuration were described, The simulation results show that the control system can restrain the electric arc deflection and control the arc direction.     

弧压、电流对熔滴短路过渡频率的影响

对细丝CO2弧焊的熔滴过渡及其电弧行业进行了实验研究,分析了弧焊过程的稳定性和分散性,得到了主要焊接规范弧压,电流对熔滴短路过渡频率影响的统计规律和二维稳定域,由此规律得到的给定电流的弧压初选推荐值,可用于建立短路过渡过程自寻优控制的初始状态。     

碳弧气刨电弧的稳定性及其对刨削质量的影响

研究了碳弧气刨电源的种类、极性对电弧燃烧稳定性及其对气刨工艺的影响，通过时低碳钢、低合金钢、不锈钢、铝、铜试件的刨削试验，其结果表明，采用直流反极性时，碳弧气刨的电弧燃烧稳定，刨削质量最佳．     

交流脉冲MIG电弧稳定性及其控制

研究交流脉冲MIG焊接工艺的主要目的是为了焊接薄板，交流脉冲MIG使用逆变式交流弧焊电源，在电弧变换极性时若不加稳弧措施电弧不能稳定燃烧，为此，在分析交流脉冲MIG已有的稳弧方案的基础上，提出了稳定交流脉冲MIG电弧的控制方案，在交流脉冲MIG的启弧过程，正常焊接过程，收弧过程中采取了相应控制策略，同时结合高压脉冲稳弧控制，稳定了交流脉冲MIG电弧，这种方案的稳弧效果与焊接电流大小无关，具有广泛的适应性。     

弧焊短路过渡过程的随机性与稳定性

弧焊过程的稳定性直接影响焊缝成型和焊接质量 ,研究弧焊过程稳定性的目的是通过焊接实验获得焊接稳定性及其稳定区域的描述方法。在CO2 弧焊短路过渡过程焊接电流、弧压对特征参数影响的大量焊接试验的基础上 ,通过对焊接规范不变情形下特征参数的稳定性及其稳定区域的分析 ,得到了焊接稳定性的描述方法。研究表明在焊接规范相同且弧焊过程稳定的状态下 ,CO2 弧焊熔滴短路过渡过程的特征参数是随机而分散的 ,当焊接电流不变而弧压变化时特征参数存在离散稳定区域     

直流电路触点分离初速度对分断的影响

分断电弧的燃弧时间和能量是触点分断过程研究的重要参数,应用自行设计的实验模型,在室温条件下,并在电阻性电路和电感性电路中,测量了金触点的电弧电压和电弧电流波形;运用非线性回归分析的方法,分析了触点分离初速度对触点分断的两具重要参数（液态金属桥存在时间和电弧燃弧时间）的影响;论证了天一定条件下提高触点分离初速度有利于电弧燃弧时间和能量的减少问题,这种影响在电阻性电路中更显著,该结果对于改善触点机构设计,提高触点分断性能具有参才价值。     

用均匀设计方法研究药皮辅料与稳弧性的关系

运用均匀设计方法，研究了交流电弧稳定性与焊条药皮辅料之间的关系，建立了二者之间的数学模型．方差分析表明，回归方程呈高度显著，并给出了三种辅料交互作用对稳弧性影响规律曲线，用以预测电弧稳定性或控制药皮辅料的配比，也可以直观地分析焊条药皮辅料的作用.     

熔化极气体保护焊中弧长系统的改进无模型自适应控制

针对熔化极气体保护焊中电流与弧长非线性时变系统难以建立精确的模型,且在焊接过程中,系统存在各类不确定因素并易受到内外界扰动的问题,提出一种改进的无模型自适应控制方法。首先,设计了带有可测与不可测干扰以及不确定因素的动态线性化泛模型,采用参数估计算法在线估计伪偏导数,引入干扰观测器实时补偿逼近内外界扰动和不确定因素;进而,通过构建准则函数设计出弧长系统的控制律通,在此基础上,得到改进的无模型自适应控制方案;最后,证明了该方法的鲁棒稳定性。仿真结果表明：与现有无模型自适应控制方案相比,所提出方法具有良好的跟踪性能和更快的响应速度;当焊接过程中遇到可测和不可测干扰以及不确定因素时,所提出的控制方法具有更强的鲁棒性,从而确保了焊接过程中弧长的稳定和较好的控制品质。