外加纵向磁场作用下的TIG焊接电弧

以单粒子理论假设为基础,详细阐述了外加纵向磁场在等离子体中的不均匀分布形态,以及这种不均匀磁场对TIG焊接电弧形状的影响,分析了电弧区的受力情况,建立了等离子体中带电粒子在这种非均匀磁场中的运动方程.由分析可知带电粒子在磁场作用下的运动轨迹是一条汇聚的螺旋线,且等离子弧外围的带电粒子的圆周运动的速度远大于弧柱中心的粒子运动速度.结果表明,在外加纵向磁场的作用下,TIG焊电弧发生了明显的收缩,激磁电流一定,激磁频率越高,电弧收缩越明显.     

双TIG焊接电弧数值分析

针对双TIG电弧建立了包括钨极的双TIG焊接电弧数学模型。通过数值求解,得到了不同电流分配条件下双TIG焊接电弧的温度场、流场和电磁场等重要结果,并对等离子流剪切力和电弧压力进行分析。研究表明,在总电流不变的情况下,当钨极分配电流相同时,电弧温度场、流场和电弧压力等呈对称分布;当钨极分配电流不同时,电弧高温区域更靠近大电流钨极,但电弧整体上向小电流钨极一侧偏移。电流分配相同时,母材表面的电弧压力和等离子流拉力与相同条件下的单TIG电弧相比均显著下降,而钨极分配电流不同时,电弧压力和等离子流拉力峰值偏向于小电流钨极一侧。模拟结果与已有的研究结果吻合良好。     

横向旋转磁场对TIG焊焊缝成形的影响

设计了一种横向旋转磁场发生装置,利用载波和高频调幅波分别控制励磁电流(0～15 A)和励磁频率(50～1 000 Hz)的大小.将该磁场应用于TIG焊,利用磁场的旋转带动TIG焊接电弧的旋转,并以奥氏体不锈钢0Cr18Ni12Mo2Ti为研究对象,重点考察了磁场参数对其焊缝成形的影响规律.分析了横向旋转磁场作用下TIG焊电弧瞬时形态的特点,并根据旋转电弧对工件作用区域的变化特征,论述了横向旋转磁场影响焊缝成形的机理.结果表明,合理设置横向旋转磁场的磁参数可简便、有效地控制焊缝成形,能够满足不同场合的焊接要求.     

外加磁场下的焊接电弧运动分析

从磁场作用下带电粒子的运动出发,运用物理学的知识分析了TIG焊接电弧中的带电粒子分别在横向磁场和纵向磁场中的运动机制及电弧形态.在横向直流磁场中,焊接电弧整体偏向一侧;在横向交变磁场中,焊接电弧呈左右摆动状态;在纵向直流磁场中,焊接电弧中带电粒子作绕轴线的高速螺旋运动,焊接电弧整体呈钟罩型.详细推导TIG焊接电弧中的带电粒子分别在横向直流磁场中的偏转幅度和在纵向直流磁场中的扩展幅度,继而推测整个焊接电弧的实际运动状态,对实际生产过程有一定参考价值.     

外加纵向磁场作用下的MIG焊电弧形态

利用高速摄像装置拍摄外加纵向磁场作用下的MIG焊接电弧,对电弧形态的变化进行研究.通过电弧照片可以明显看出,在外加间歇交变纵向磁场的作用下,MIG焊接电弧沿着焊丝轴向发生逆时针和顺时针交替变化的旋转运动.磁场频率一定时,随着激磁电流的增大电弧扩张、亮度变小、电弧电流减小;激磁电流一定时,随着磁场频率的增大.焊接电弧旋转频率变大.在外加纵向磁场作用下,熔滴形态发生椭球形变化,焊接电弧随着熔滴形态的变化而改变.激磁电流为0.5～0.8A时,随着激磁电流的增大,焊接电流衰减幅度较大;激磁电流为0.8～1.5 A时,随着激磁电流的增大,焊接电流衰减幅度减小,逐渐趋于平缓.     

耦合电弧钨极TIG焊电弧压力的测量与分析

开发了一种耦合电弧钨极,可显著降低电弧压力,消除咬边和驼峰焊道等缺陷,实现较高速度的TIG焊接.针对这种钨极进行了TIG电弧压力测量,研究了主要工艺参数对电弧压力分布的影响规律.结果表明,与传统TIG电弧相比,在相同参数下耦合电弧钨极TIG电弧压力峰值明显降低,并且随着弧长的增加、钨极伸出长度的增加、焊接电流的减小、电极槽宽的增大以及钨极直径的增大,耦合电弧钨极TIG焊的电弧压力峰值减小.对电弧压力的影响由大到小依次为焊接电流、钨极伸出长度、弧长和钨极直径、电极槽宽.     

超声复合焊接系统声场模拟及焊接电弧压力分析

提出了超声复合焊接空间中声场参数的分析方法,根据超声复合焊接特性构建了分析模型,利用COMSOL有限元分析软件模拟分析了声场参数随着发射端半径的变化情况,同时模拟分析了声场参数在不同电弧空间高度的变化规律.采用静态小孔法对不同焊接参数下稳定燃烧的直流U-TIG焊和普通TIG焊的电弧压力分布进行了测量.结果表明,U-TIG焊电弧压力峰值明显高于普通TIG焊,复合电弧能够提高焊接时熔池表面上方的电弧压力水平,但是随着电流增加,U-TIG焊和普通TIG焊电弧压力峰值的差值减小.分析认为大电流时,弧柱中心区域温度很高,电流密度很大,使TIG焊电弧压力峰值明显升高,而U-TIG焊电弧等离子流力受到气体流量的限制,电弧压力峰值增幅减小.     

窄坡口中TIG电弧的磁控特性

一、窄坡口磁控TIG焊接方法窄坡口磁控TIG焊接,是通过外部磁场来控制TIG电弧的运动,使之形成高质量焊缝的一种新方法,它是利用外加磁场对载荷弧柱所产生的洛伦茨力而工作的。通过改     

磁控Plasma-FCAW水下复合焊工艺焊缝成形分析

磁控等离子-药芯焊丝电弧复合焊（plasma-flux cored arc welding,Plasma-FCAW）作为一种新型水下高效焊接方法被提出,通过特殊焊炬结构设计实现了两种独立焊接工艺的优势互补. 针对复合焊接工艺中由于电源极性不同引起的电弧排斥问题,设计了外部磁场用于调控两个电弧间的耦合程度,并研究了主要工艺参数对Q355B钢水下焊缝成形及其截面几何特征的影响. 结果表明,施加的外部磁场能够有效改善复合焊接过程及焊缝成形的稳定性;药芯焊丝电弧焊（flux cored arc welding,FCAW）电压对水下复合焊接过程稳定性具有显著影响;等离子电流和FCAW电弧电压对焊缝熔深影响较大且等离子电流与熔深间呈近似线性关系;相比于水下FCAW工艺,复合焊工艺焊接熔深提升超过40%,具有更高的焊接效率和焊接稳定性.     

三电极TIG电弧物理特性及其高速焊接可行性研究

钨极氩弧焊作为一种高品质焊接方法,焊接过程稳定,焊缝成形优良,但在大电流高速焊接情况下,容易出现烧穿、驼峰等缺陷。为实现钨极氲弧焊的高速焊接,提出了三电极TIG焊接方法,建立了三电极TIG电弧物理特性和工艺特性的研究试验系统,对其电弧形态、电弧电特性及工艺性进行了研究,并与常规单电极TIG电弧进行了对比分析。三电极TIG电弧在同向平行电弧的自磁收缩作用下产生汇聚,电弧形貌近似于圆柱形,电弧电压低于单电极TIG电弧电压,在高速焊接时电弧非常稳定,焊缝成形优良,焊接效率比单电极TIG提高2倍以上。     

磁控电弧焊接工艺在非熔化极气体保护焊中的应用

针对非熔化极气体保护焊,介绍了作用于焊接过程中的平行磁场、横向磁场、纵向磁场、双尖角磁场和旋转磁场的特点及磁场发生装置的组成,分析了磁偏弧工艺、磁摆弧工艺、均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、非均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、旋转磁场作用下的磁旋弧工艺、磁再压缩技术等国内外典型的磁控电弧焊接工艺的基本原理、应用范围及存在的问题.并对焊接电弧外形的变化和运行机制,焊接电弧外加磁场强度的变化关系进行了研究.     

交变纵向磁场作用下MIG焊电弧行为研究

为了研究交变纵向磁场作用下MIG焊接电弧的物理特性,提高焊接质量,分析了交变纵向磁场作用下电弧带电粒子的受力情况和运动状态,并利用高速摄像手段研究了交变纵向磁场对电弧形态的影响。结果表明,无外加交变纵向磁场时,自由电弧稳定燃烧,电弧轴线与焊丝轴线相重合;当加入交变纵向磁场时,电弧围绕焊丝轴线做逆时针和顺时针交替变化的旋转运动,电弧轴线偏离焊丝轴线;随着励磁电流的增加,电弧的旋转半径增大,电弧偏离焊丝轴线的角度增大,电弧烁亮区域面积减小;当励磁电流为30 A时,电弧的最大偏转角度为45°,此时电弧燃烧变得不稳定,甚至息弧,焊接过程不稳定。     

磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺分析

在设计一种工程实用性强、小型化的纵向磁场发生装置的基础上,将纵向磁场引入到98％Ar＋2％O2保护的射流过渡MAG焊中,提出了一种稳定、可控、有规律的磁致旋转射流过渡MAG焊接工艺,并详细研究了励磁电流（磁场强度）对电弧形态及运动行为、焊丝熔化特性、熔滴过渡机制和焊缝成形的影响规律,同时指出了该工艺的不足之处一纵向磁场在抑制指状熔深的同时却形成了偏心焊缝。结果表明,外加纵向磁场后,MAG焊电弧、液锥和液流束都偏离焊丝轴线并高速旋转,熔滴过渡虽然偏离了焊丝轴线,但仍在电弧烁亮区内部进行;随着励磁电流的增大,电弧旋转角速度增加,可见弧长缩短,熔滴过渡速度加快,焊接电流减小,焊丝熔化系数提高。     

Arc characteristics of twin-wire indirect arc gas shielded welding

Twin-wire indirect arc gas shielded welding is a novel welding method. By recording the arc shape and welding parameters, the effects of welding parameters and included angle on arc characteristics are discussed in this paper. The experimental results show increasing welding current can prompt centralized and straight of arc due to increasing plasma force and electric magnetic pinch effect. Increasing arc voltage can increase the size and brightness of the arc, as a result of increasing arc energy. The reducing of included angle increases the electric magnetic pinch effect, the arc becomes slender and supplies higher energy. It is thought the smaller included angle is beneficial to obtain perfect weld bead.     

外加纵向磁场GTAW焊接机理：Ⅱ。电弧模型

针对外加纵向磁场GTAW（gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用小孔气体微压传感器法和钨极探针法分别测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧在水冷Cu阳极上的等离子流力和电流密度的分布,并对其规律进行了研究,建立了外加纵向磁场GTAW焊接电板等离子流力和电流密度的径向分布数学物理模型。     

CONTRACTED EFFECT OF BELL-SHADE SHAPE WELDING ARC AND ACCOMPANIED MAGNETIC FIELD WITH SPIRAL PIPE SHAPE

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Shape control of TIG arc plasma by cusp-type magnetic field with permanent magnet

The shape of arc plasma in gas-shielded arc welding is an important factor for the quality and efficiency of the welding. The arc plasma changes its shape by an external magnetic field because the arc is a flow of electricity and is subjected to the electromagnetic force. In this study, we examined the control of arc plasma by a cusp-type magnetic field. The field produces a high and low magnetic area alternatively, and changes the cross-section of the arc plasma from a circular to an elliptical shape. The previous study using solenoid coils to produce a cusp-type magnetic field reported that magnetized arc plasma provided deeper penetration. However, the solenoid device developed for the cusp magnetic field was too large in comparison with the size of the welding torch used for production welding. Therefore, this study investigated the magnetic control of arc plasma with permanent magnets that have recently become smaller in size and higher in intensity. Theoretical analysis model was constructed to determine the optimum arrangement of the magnets. This analysis requires a three-dimensional numerical model because the temperature-, velocity-, and electromagnetic fields of arc plasma change three-dimensionally by the additional magnetic field. It was analytically and experimentally shown in TIG arc welding that the arc shape could be elliptical cross-section even using the permanent magnets. Furthermore, our analysis showed that the effective magnetization direction of magnets was vertical, and this result was confirmed experimentally. As a result, we obtained the good bead appearance in the high-speed welding with this magnetic control.     

外加纵向磁场GTAW焊接机理：Ⅰ电弧特性

针对外加纵向磁场GTAW（gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧的温度场,并建立了外加纵向磁场GTAW焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电反外形的变化,焊接电弧电流,电压与外加纵向磁场强度变化的关系进行了研究。     

磁场对双丝间接电弧焊熔滴过渡的影响

对磁场作用下的双丝间接电弧气体保护焊熔滴过渡变化规律进行了研究,通过励磁线圈对间接电弧施加外部横向及纵向磁场,磁感应强度值由特斯拉计侧出,熔滴过渡过程借助于高速摄像系统拍摄,并由示波器同步记录下电流和电压值的变化.研究表明,随正向横向磁场强度增加,熔滴颗粒变细,过渡频率增加,随负向横向磁场强度增加,熔滴颗粒变大,过渡频...