FeCrBSiNb粉芯丝材电弧喷涂的弧区动态行为

电弧喷涂粉芯丝材是由金属外皮包覆金属或非金属的复合粉末组成,喷涂过程中在弧区发生冶金反应并雾化成熔滴,大量熔滴沉积在基体表面最终形成涂层。粉芯丝材的电弧喷涂是一个高度动态的传热传质过程,采用高速摄像技术研究了喷涂过程中两根粉芯丝材交汇处的电弧、丝材熔化与熔滴形成等行为。另外,通过高速摄像试验分析了喷涂电流和电压对电弧形态及丝材熔化的影响规律。结果表明:喷涂时间歇出现燃弧、熄弧、再燃弧的循环变化;不同于实心丝材,粉芯丝材在阴阳极上的电弧都发散,这有利于丝材外皮和粉芯间的冶金反应;阴极丝材主要表现为抽吸作用下以细小熔滴或片状挤出物等形式形成熔滴,阳极丝材主要以片状液带的形式脱离并雾化成小熔滴。     

电弧喷涂电弧燃烧过程分析

借助数字高速摄像技术,分析了电弧喷涂时电弧的引燃、燃烧和断弧过程.电弧喷涂时电弧遵循"引弧-燃烧-熄灭-再引弧"的过程,有两种原因造成电弧喷涂时熄弧,一是喷涂丝材短路,电弧自然熄灭;另一种情况是未完全熔化金属"拉长"电弧后突然从丝材端部脱开,从而造成电弧熄灭.当电弧处于正常燃烧时,呈椭圆状,有利于延长熔化粒子在电弧中运...     

交流CMT动态电弧特征及熔滴过渡行为分析

为了研究交流CMT焊接过程中的电弧形态及熔滴过渡过程,采用高速摄像技术结合焊接电参数采集系统,拍摄了清晰的交流CMT电弧及熔滴图像,同步采集了电参数的波形数据,将二者结合起来分析.结果表明,交流CMT电弧经历燃弧-形成熔滴-熄弧过程;正极性阶段焊丝端头电弧集中,工件表面电弧发散,形成"钟罩"形电弧;负极性阶段电弧有"上爬"现象,该现象会加速焊丝熔化;熔滴过渡经历冷-热-冷的转换,无缩颈形成;负极性阶段的焊丝熔化速度相对较快,熔滴过渡周期小于正极性阶段,熔滴直径比正极性阶段的略大.     

送丝方式对步进填丝双脉冲TIG电弧增材成形精度的影响

针对电弧增材制造热质传输强耦合、成形尺寸精度低等共性关键问题,提出一种步进填丝双脉冲钨极氩弧(tungsten inert gas,TIG)电弧增材制造方法. 基于此方法建立增材成形试验系统,开展系列变化参数的直壁墙增材工艺试验. 利用同步采集的熔滴、熔池动态变化图像数据重点研究分析了送丝方式对焊丝熔化、熔滴过渡、熔池行为和成形尺寸精度的影响规律. 结果表明,前、后送丝方式下熔滴均以液桥过渡方式熔入到熔池;相比前送丝增材过程,后送丝方式下焊丝熔化效率和熔滴过渡频率明显增加,熔滴尺寸变小,熔池表面高度和宽度尺寸波动均减小;高频脉冲电弧使熔池体积略微增加,热稳定性明显增强,直壁墙沉积件成形精度明显提高.     

CMT电弧特性对5A56铝合金增材制造构件组织与性能的影响

为了研究CMT电弧特性对铝合金增材制造构件组织与性能的影响,采用CMT、CMT-VP及CMT-P三种电弧形式分别对5A56铝合金进行电弧增材制造.通过高速摄像同步采集系统分析增材制造中的电弧形态及熔滴过渡过程进行跟踪,研究电弧特性对铝合金增材制造构件微观组织与力学性能的影响.试验结果表明:电弧特性对电弧行为和熔滴过渡都产生影响,CMT-VP电弧的EN阶段电弧形态发生变化,弧根上爬包裹熔滴,极区热量使焊丝熔化量增加;CMT-P中脉冲阶段电弧电压和电流都处于峰值且电流峰值较高,导致电弧力较大,熔滴过渡呈滴状,熔池振荡;在焊接电流与熔敷速度相同情况下电弧的线能量大小为CMT-P>CMT>CMT-VP,较低的热输入量使得CMT-VP电弧下薄壁试样的晶粒尺寸最小,组织分布较为均匀,且CMT-VP电弧下试样的力学性能更为优异,硬度均值最高,达到86.01 HV,横向与纵向抗拉强度均最大,分别为344.68?MPa和324.61?MPa,其延伸率分别为30.33％和21.04％.而CMT-P电弧的热输入最大,易形成粗晶组织,力学性能较差.     

双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡与电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系进行了深入分析.结果表明,熔滴过渡和电弧电压、电弧形态的规律性变化存在密切的对应关系.熔滴形成、长大、脱离焊丝端部的规律性变化使极性斑点间距及弧柱电阻发生变化导致了电弧电压的波动,从而使电弧形态发生由暗到明、由小到大的规律性变化.随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式发生变化,熔滴尺寸减小.不同的熔滴过渡形式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大.     

2219铝合金CMT电弧增材熔滴过渡行为

在冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程中,熔池的流动行为极易受到电弧和熔滴的影响,从而严重影响堆积层的稳定性和成形件质量.该文利用高速摄影结果及电信号参数波形图,引入热输入量计算公式,从特征电信号、熔滴过渡特征量、热输入量等方面定量分析了CMT+P模式下送丝速度及脉冲修正系数对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,同时分析了脉冲变极性冷金属过渡(Advanced CMT,CMT+PA)模式下送丝速度及控制面板上的EP/EN修正系数η对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,为后续工艺优化提供参考和指导.     

超音速电弧喷涂的粒子雾化研究

雾化在电弧喷涂中具有重要的作用,滁层质量很大程度上取决于雾化效果。超音速电弧喷涂的雾化过程包括丝材端部的熔化、熔化金属的脱落、熔滴的雾化三个阶段。气流的速度和流量、送丝速度、熔化金属的物理特性、气流的物理特性是影响雾化效果的主要因素。超音速电弧喷涂由于拉伐尔喷咀的作用,雾化效果好,从而得到高质量的涂层。     

用普通相机拍摄和记录焊接电弧形态

在焊接工艺技术研究时常需要对电弧形态进行观察和记录。利用高速摄影拍摄电弧燃烧和熔滴过渡的动态过程照片,虽然效果很好,但一般实验室往往不具备这个条件,而且高速摄影的拍摄参数多、操作复杂,必须请专业人员拍摄和冲洗才能达到预期效果,做一次实验,需投入较多的人力、物力,实验成本很高,有时研究者并不需要观测熔滴过渡的连续渐变过程,而只需知道焊接电弧的形状、弧长、阴极斑点和阳极斑点情况以及熔滴过渡的路径和大小等。为此,笔者设计了一种能用普通相机进行拍摄和记录焊接电弧形态的简便实验方法。     

M弧电流对Tri-Arc双丝电弧焊熔滴过渡形态影响

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因.结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定.M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定.M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定.焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究.结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式.焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮.燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系.     

双丝电弧喷涂中粒子交叉飞行行为的在线测量及分析

采用两根具有不同熔点的材料分别作为双丝电弧喷涂的阳极和阴极丝材,采用SprayWatch-2i热喷涂监测系统,通过对融熔粒子飞行中温度的在线测量分析,直接验证了粒子的＂交叉飞行＂现象.利用能谱仪（EDS）定量研究了两极的材料和氧化物在喷涂沉积丘中的分布,并分析了这些分布特征在不同喷涂距离上的变化规律,结果发现,沿喷涂丘的横截面,来自阴极和阳极的扁平化粒子以接近反对称的方式分布.在所测量的两个喷涂距离上,各种成分（包括氧化物）的含量随喷涂距离变化不大.而且电弧喷涂涂层中具有约10 %左右的氧化物含量.     

异质双丝电弧喷涂制备复合涂层的工艺优化

异质双丝电弧喷涂是利用两根不同材质金属丝制备复合涂层的一种工艺. 对于熔点相差较大的丝材组合,常出现高熔点材料熔化不完全、频繁断弧的现象. 为此文中提出了异步送丝的电弧喷涂方法,并对碳钢丝—铝丝双丝组合喷涂的电弧区行为展开了研究. 结果表明,异步送丝的电弧喷涂设备可有效解决熔点差别较大的异质双丝电弧喷涂时的稳定性问题. 最后使用扫描电镜和X射线衍射仪对Fe-Al复合涂层的组织进行表征,表明异质双丝电弧喷涂过程中阴阳两极材料间基本不发生冶金反应,形成的是一种铝软质颗粒和碳钢硬质颗粒交错叠加的机械混合涂层.     

电弧喷涂技术在快速模具中的应用

通过实例介绍了电弧喷涂快速模具制造的工艺流程,阐述了制模过程中的工作原理,对实验设备的选用、喷涂材料和喷涂参数的合理选择作了详细的分析,论述了低熔点金属电弧喷涂快速模具制造,具有工艺简单,制作周期短,模具成本低,精度高等优点。     

电弧喷涂技术在快速模具中的应用

通过实例介绍了电弧喷涂快速模具制造的工艺流程,阐述了制模过程中的工作原理,对实验设备的选用、喷涂材料和喷涂参数的合理选择作了详细的分析,论述了低熔点金属电弧喷涂快速模具制造,具有工艺简单,制作周期短,模具成本低,精度高等优点.     

Configuration optimization of high velocity arc spraying gun

In order to improve the in-flight characteristics of the atomizing droplets during high velocity wire arc spraying (HVAS), some changes have been operated on the original design of the HVAS gun configuration. A comparative study was carried out to investigate the microstructure and properties of the coatings produced by the original design spraying gun and the modified one, using 3Cr13 wires of 3 mm in diameter. The characteristics of their jets were examined during spraying. The results indicate that, the included angle between the two wires and the distance from the nozzle to the meeting point of the two vires may have a strong influence on the characteristics of the in-flight droplets and then the coatings. The jet divergence is found to be lower than that of the original one (about 12° against 25°). By modified gun, the adhesion strength, the microhardness and porosity of the coating deposited by modified gun are increased by 39% and 9% respectively. And the porosity of the coatings is decreased by 57%.     

电弧喷涂复合电刷镀实验研究

研究了电弧喷涂复合电刷镀涂层、镀层表面形貌以及断面金相组织和镀层耐磨性,得出影响复合镀覆层质量的主要因素。针对脉冲频率以及电压等参数变化对镀层表面结合性能及耐磨性的影响进行了研究和分析。结果表明:经电弧喷涂后的低熔点金属模具可以提高使用寿命。     

Arc spraying in China

Although are spraying is not a new technique, recent development of arc spraying device systems, spray wires, research on the coating mechanism, and the dynamic behavior of spraying make it a most active thermal spray process. In China, the arc spraying technique is the most efficient way for long life corrosion protection of steel structures. In addition, the arc spraying process is widely used for renovation and surface modification of machine components, mold making for plastic products, high-temperature corrosion resistance for waterwalls of boilers, antisliding coatings, self-lubricating coatings, etc.