电火花加工放电状态检测及微机自适应控制脉冲电源

利用电火花加工放电状态多参数检测仪,证实生产率正比于火花放电率,而稳定电弧与不稳定过渡电弧几乎没有蚀除能力。论述了微机自适应电火花加工电源的原理性能及使用效果。     

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。     

电化学放电线切割电压-电流特性研究

设计并搭建了基于水平走丝方式的电化学放电线切割加工装置,可用于非导电硬脆材料的微细线切割加工,研究了加工过程中的电压电流特性。当电压超过临界值后,电极丝表面会形成不稳定的气层并产生放电现象;随着电压升高,放电状态由火花放电向电弧放电过渡。对石英玻璃的加工实验结果显示,通过增加电压并使放电电压维持在火花区内,能在保证表面质量较好的同时提高加工效率,在电弧区加工可得到更高的材料去除率,但工件表面质量会下降。     

电火花加工放电状态的检测、显示与打印

给出电火花加工微机监测系统能在线测量开路、短路、火花放电、电弧放电,放电率和加工效率六种数据,并可显示、打印。     

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工

提出了一种可用于难加工材料大余量高速蚀除的新的放电加工方法——基于流体动力断弧的高速电弧放电加工。与传统的电火花加工方法相比,高速电弧放电加工采用具有更高能量密度的电弧放电而不是火花放电来实现材料的蚀除;与其他利用电弧进行材料去除的工艺方法相比,高速电弧放电加工可使用特殊设计的成形电极实现强制多孔内充液,从而获得三维复杂型腔的沉入式加工能力,因此具有更广泛的应用前景。初步实验表明,对于镍基高温合金等难切削材料,高速电弧放电加工的材料去除率(MRR)远高于传统的电火花加工,甚至高于铣削加工。例如:加工镍基高温合金(GH4169)的材料去除率可达11 300 mm3/min,而电极损耗率(TWR)低于3%。由此可见,高速电弧放电加工在难切削材料的高效去除加工方面具有明显的技术优势。     

短电弧铣削加工间隙的放电特性研究

针对短电弧铣削加工过程中出现的电弧响应速度慢、频繁短路、拉弧等与间隙放电特性有关的问题,采用对加工间隙进行放电波形采集、提取、分析以及对间隙放电状态进行分类的方法,进行间隙放电特性的研究。实验结果直观地反映了不同放电状态下间隙放电波形和加工效果的差异,为改善加工效果提供了参考。     

DMLC-1型电火花加工脉冲利用率测试仪初步研制成功

哈尔滨工业大学831教研室结合研究生毕业论文研究课题,在分析研究放电状态及其鉴别的基础上,研制了电火花加工脉冲利用率测试仪。脉冲利用率是反映电火花加工过程中放电间隙状态并标志加工生产率和稳定性的一个重要参数。该仪器可用以测量电火花加工过程中空载脉冲、有效脉冲和短路脉冲的百分比。     

CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究

本试验采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并自动生成电压电流波形图、电弧电压和焊接电流的概率密度分布图(PDD图)及短路时间、燃弧时间、加权燃弧时间、短路周期的频次分布图(CFD图),并分析电弧过程的电特性,找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:电弧电压和电流对短路过渡有明显影响。电弧电压影响电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等。电压偏低,过渡过程不稳定,飞溅较大;电压偏高,将会出现混合过渡;当电弧电压在18V时,电弧稳定性较好。焊接电流影响焊丝熔化速度、过渡频率、飞溅大小、焊缝质量等。电流偏低,出现断弧现象,焊缝成形差;电流过高,飞溅大,电弧不稳定,出现无效短路;焊接电流在160 A左右焊接电弧较稳定,飞溅少,焊缝成形好。     

高速电弧放电加工的放电波形特征及伺服控制

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工是一种高效蚀除工件材料的特种加工新技术,它从原理到实现都与传统电火花放电加工有着本质区别。经采样检测,高速电弧放电加工的极间放电波形特征与电火花放电加工存在明显的差异,其适用的伺服控制模型也应有所不同。为了说明高速电弧放电加工的特殊放电特性,采集分析了其间隙电压和放电电流(V-A)波形。据此建立了以间隙平均电压和放电平均电流为自变量、以进给速率为应变量的模糊伺服控制模型,有效提升了脉冲电源的放电率,使高速电弧放电加工能高效、可靠且大余量地去除难切削材料。     

电火花加工中电弧放电的起因

应用微型计算机和放电状态分析仪研究电火花加工中电弧起因的实验原理和方法。文中探讨了电弧放电产生的微观过程。     

振动辅助电弧铣削加工技术实验研究

通过对电弧加工技术、电弧铣削加工技术及其机理的总结,提出了振动辅助电弧铣削加工技术。利用自行研制的实验装置,对有、无叠加振动的铣削加工放电波形进行了分析,研究了振动频率对加工速度、电极损耗的影响。结果表明:在较高频率与较大振幅的条件下,通过叠加振动可提高电弧铣削过程的稳定性,并提升加工速度,降低电极相对损耗,进而改善加工精度。振动所起的良好作用是由于叠加振动能促进放电并减少短路。     

用于高速电弧放电加工的叠片电极

针对复杂形状的闭式、半开式涡轮叶盘的高效加工需求,提出了一种应用于高速电弧放电加工的新型叠片电极。将与成形电极形状对应的多层电极叠在一起,在每层电极表面加工出特殊设计的流道,从而为电弧加工所需的强内冲液提供流道,以保障高速电弧放电加工所需的流体动力断弧。利用叠片电极的冲液孔,可施加高速工作液流场,对放电过程中的电弧拉长甚至切断,同时带走热量及碎屑,实现对高速电弧放电加工的有效控制。对叠片电极的设计建模进行了介绍,包括外形及内部流道孔槽的设计,通过进给轨迹优化实现了特定形状的沉入式加工,并进行了高速电弧放电加工试验,验证了叠片电极加工闭式零件型腔的可行性,为后续工作提供了有价值的理论及参考数据。     

焊剂片约束电弧焊接高强钢T形接头电弧形貌与熔滴过渡模式分析

针对高强钢三明治板焊接加工难题,提出一种焊剂片约束电弧(FBCA)焊接方法,获得了成形良好的T形接头. 首先对焊剂片高温熔化状态进行测量和分析,其次通过搭建的高速摄像系统,采集焊接过程中电弧及熔滴图像,分析电弧形貌变化与熔滴过渡模式,最后测量焊后T形接头尺寸并研究焊缝成形规律. 结果表明,不同参数下FBCA焊接存在短路过渡、弧桥并存过渡、大滴过渡、细滴过渡及亚射流过渡,焊剂片存在小颗粒状、大颗粒状、液桥状及弧桥并存状,当焊剂片为弧桥并存状/液桥状,弧桥并存过渡时,电弧被压缩,电弧燃烧稳定,焊缝成形最好.     

不同电极材料的短电弧铣削加工效率研究

短电弧铣削加工是一种新型的放电加工,它进一步提高了放电加工效率。论述了短电弧加工材料去除机制、去离子原则和热现象,分析了余热对材料去除率(MRR)的影响。研究了短电弧铣削加工效率的主要指标——MRR,在不同工具、工件电极的材料组合下,分析峰值电流、脉冲时间、脉冲间隔、进给速度、气压等工艺因素对MRR的影响规律。实验表明:不同电极材料组合的MRR存在差异;在大多数放电条件下,石墨电极和45碳钢工件获得较高的MRR,而紫铜电极和镍基高温合金GH4169工件获得较低的MRR。     

放电加工中不同状态放电的机理及其工艺效果的研究

一、引言本文初步试用声技术研究放电加工机理。为此直接测量了伴随放电过程的声压,并将录制的声波形,对照其相应的极间电压信号及试样工艺效果同时进行分析研究。通过大量单发脉冲和重复脉冲放电实验,进一步探讨了火花放电、过渡放电、电弧放电三种主要形式放电的机理、形成条件和工艺效果。并引伸出用强化等离子放电通道的振荡,可以提高生产率、改善加工表面质量的理由。     

高速电弧放电加工放电过程研究

为了促进电弧加工技术的进一步发展,详细了解和掌握其加工现象背后的机理变得十分必要。借助于高速摄像机和光谱仪,对高速冲液条件下的电弧放电过程进行了实验研究。计算结果表明:弧柱温度远远超过普通电火花温度,是一种更高效的去除材料热源。高速摄像结果指出:流体动力断弧机制可有效地干扰电弧、防止出现稳态电弧放电,促进大能量电加工的稳定进行。此外,还对电弧放电产生的蚀坑形貌进行了研究,结果解释了工件正极性加工能得到更大材料去除率、而工件负极性加工能得到更好表面质量的原因。     

激光与电弧间距对激光复合焊熔滴过渡的影响

采用高速摄影设备研究了在两种焊接电流工艺参数下激光与电弧的间距变化对CO2激光-MIG电弧复合焊接熔滴过渡过程的影响.试验发现,在高速MIG焊接时熔滴过渡不稳定,在激光-MIG复合焊接时,由于激光光致等离子体对熔滴的热辐射作用和对电弧的吸引作用而改变了电弧的形态及相应的熔滴的受力状态,使得熔滴的过渡过程发生了改变,对于不同的焊接电流工艺参数,存在不同的最佳激光与电弧间距.结果表明,在最佳间距下,即两个等离子体的耦合作用良好时,熔滴过渡形式为单一的稳定射流过渡,电流电压恒定,焊缝成形良好.     

大电流MAG焊不稳定熔滴过渡形成机理及影响因素分析

熔滴过渡的稳定性对大电流熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接质量至关重要．采用高速摄像系统、电信号采集系统对大电流MAG不稳定熔滴过渡过程、电弧形态及电信号进行研究,揭示不稳定熔滴过渡的形成机理,分析了影响大电流MAG不稳定熔滴过渡临界电流值的因素．结果表明,大电流MAG焊熔滴过渡为摆动过渡和混合过渡的不稳定过渡模式,液锥受强电磁力是失稳偏离焊丝轴向的直接原因,电弧旋转/摆动频率随熔滴过渡模式和电弧形态不同而不同．焊丝伸出长度为影响不稳定熔滴过渡临界电流值的主要因素,且在试验参数内随着焊丝伸出长度的增大临界电流值显著减小．     

华中8型短电弧数控机床进给伺服控制研究

放电间隙是短电弧加工的重要参数,其直接影响加工效率及质量,存在测量及控制难的问题。提出了一种基于短电弧电流和电压的阴极工具进给伺服控制方法,进行了短电弧加工状态采集系统的设计,实现了电流、电压、温度、压力等信息的准确采集和交互,并基于华中8型数控系统二次开发平台,研制了专用数控系统,完成了基于采集反馈信息的阳极工具伺服控制,对航空发动机部件进行了短电弧加工验证。相关测试结果表明,短电弧专用数控系统稳定、可靠,具有良好的工程应用价值。     

基于工程应用的无镀铜实心焊丝电弧行为探讨

探讨了工程应用中涉及无镀铜焊丝电弧行为的几个问题。结果表明,在大电流、强规范、富氩混合气体保护下,无镀铜焊丝的熔滴过渡形态是喷射过渡,但当电流较小、电弧电压较低时,可能为滴状过渡,甚至是短路过渡形态(电压很低时)。无镀铜焊丝涂层中的活性元素等物质在电弧中抑制了CO2对稳弧性的不利影响,使无镀铜焊丝比镀铜焊丝具有更优异的稳弧性。不可低估送丝机和焊枪结构中几个关键零件可能带来的不利影响。镀铜焊丝的焊接烟尘形成率比无镀铜焊丝净增加18.6%和38.8%,但烟尘形成率的增加与焊丝中铜含量的增加不成正比。