激光对TIG电弧温度分布影响的数值模拟

在激光-TIG复合焊接过程中,根据激光与电弧等离子体相互作用原理及控制方程,利用有限元数值模拟方法研究激光对TIG焊接电弧等离子体温度分布的影响.在电弧稳定状态下,分别计算了不同焊接电流和激光强度的电弧等离子体温度分布情况,并由此分析激光对电弧等离子体温度分布的影响.结果表明:随着焊接电流的下降,激光对电弧温度的影响作用越来越明显,并且激光光强越大,影响越明显;决定电弧温度分布的主要因素也由焊接电流转变为由激光光强和焊接电流共同作用.本研究为进一步研究焊接质量奠定理论基础.     

TIG焊接电弧等离子体流场的有限元分析

以TIG焊电弧为对象，依据磁流体动力学理论构建电孤数学模型。对TIG焊接电孤等离子体流场进行了有限元分析。并对等离子体流动产生的原因，不同电流、锥角和孤长下的速度场进行了研究，发现等离子体速度场的分布情况是解释电弧压力大小的主要原因。试验所测的电弧等离子体温度等值线、电孤压力分布较好地验证了用本模型计算出的电孤温度场和电孤压力。     

双丝GMAW焊接的电弧干扰和中断分析

为了进一步了解双丝焊接过程中电弧干扰的规律以及有规律的断弧现象,设计了不同焊接电流参数值的匹配系列试验,同步拍摄了电弧形态并采集了两电弧的电流、电压波形.通过理论推导出的双丝电弧的偏移量公式分析了上述试验结果并得到了基本符合的结论：增大另一电弧与该电弧的电流比例,该电弧中断频率增加.最后将高速摄影拍摄到的电弧图片与采集...     

输油管TIG焊接电弧温度的光谱诊断

测定电弧温度对于深入理解焊接电弧在不同环境下的物理特性,从而寻求改善焊接质量的新途径有重要意义.笔者介绍了电弧等离子体光谱理论及光谱诊断方法,对TIG焊电弧光谱进行了采样分析.通过对光谱数据的分析指出钨元素谱线具有较好的利用价值.利用等离子体光谱诊断法对不同电流和不同弧长的电弧光谱和电弧温度进行了对比分析,并时其变化规律做出了解释.本研究工作对于输油管TIG焊接电弧物理的研究具有参考价值.     

K-TIG焊接电弧特性的数值分析

以K-TIG焊枪为研究对象,根据磁流体动力学理论建立了电弧的三维有限元数学模型,利用FLUENT软件对K-TIG焊枪内部保护气体和焊接电弧进行了数值模拟,获得大电流焊接时的温度分布、电势分布、电弧压力及等离子体速度场分布.模拟结果可以用于指导K-TIG大电流焊枪设计、焊接过程控制及焊缝质量评价等.     

高速电弧喷涂电流波动对涂层性能的影响

电弧喷涂时的电压和电流是对喷涂层性能有重要影响的两个电参数。由于喷涂过程中电压的波动范围不大 ,而电流的波动范围较大 ,因此喷涂电流的波动对电弧喷涂过程的稳定性及涂层质量的影响更为突出。在保持其它参数 (如雾化气体压力、喷涂距离、喷枪角度等 )不变的前提下 ,研究了高速电弧喷涂时的电流波动率对涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性等方面的影响 ,当电流波动幅度减小时 ,涂层的综合性能将会得到提高。文中从理论上对电流波动影响涂层性能的机理进行了分析 ,认为电流波动造成电弧喷涂雾化粒子尺寸、温度、空间分布等不均是造成涂层综合性能不高的主要原因。     

电弧等离子喷焰中粒子加热状态的光谱法诊断

根据电弧等离子体辐射的光谱诊断原理和方法，研制和开发了用于电弧等离子过程质量监测的光谱传感系统，并对等离子弧喷焰中粒子的加热状态进行了实时监测。     

高压水下湿法焊接电弧等离子体介质击穿机制

为研究深水湿法焊接电弧等离子体介质击穿机制，建立了高压水下湿法焊接试验平台，获取40 m水深电弧引弧阶段光谱图，基于PIC-MCC方法建立40 m水深湿法焊接电弧击穿放电三维数值模型并对其进行分析，将光谱诊断电弧等离子体温度、电子数密度和数值模型分析得到的结果进行对比，验证了模型的合理性与正确性.根据电弧光谱得到的电弧等离子体的主成分，从微观粒子角度对高压水下湿法焊接电弧等离子体动态演变过程展开研究,获得等离子体动态分布、粒子数目、电弧等离子体温度及电子数密度变化.结果表明，电子与背景成分水分子发生电离碰撞主要生成H⁺,OH⁺和O⁺，且OH⁺数目增长速度最快，H⁺次之，O⁺最后，在粒子数目上OH⁺远远大于H⁺和O⁺数目；电子与背景气体碰撞过程中发生了能量转移，运动到极板介质层的电子动能减小，电子与极板介质层电离碰撞反应弱化，直至达到饱和.     

CO2激光作用对直流TIG电弧温度的影响

在CO<,2>激光垂直穿过TIG电弧条件下,对激光作用电弧前、后的电弧等离子体局部光谱特征进行了分析,并采用波尔兹曼图法计算了电弧局部电子温度,研究了激光对电弧等离子体轴向温度分布影响的基本规律.结果表明,激光作用电弧后,电弧等离子体的光谱特征保持不变,但整体辐射强度增加;从激光作用位置到阳极区间的电弧温度升高,而靠近...     

光谱诊断辅助水下湿法焊接等离子体成分计算

对水下湿法焊接等离子体成分的计算一直很少，文中通过搭建水下湿法焊接试验平台，对电弧光谱信息进行采集分析，根据诊断的结果及气泡成分的研究，确定了计算中所考虑的粒子. 在此基础上，通过对水下湿法焊接电弧等离子体的平衡方程的分析，基于质量作用定律，选择五种基本粒子，将其它粒子用这五种基本粒子表示，代入守恒方程组，在特定的压力和温度下计算了各个粒子的数密度，这种方法和传统的通过求解Saha方程等守恒方程组得到等离子体粒子数密度不同. 结果表明，不同温度区占据主要成分的粒子不同，对电弧等离子体产生的影响也不同，既可以为进一步研究水下湿法焊接电弧稳定性及焊接质量提供理论依据及基础，也可以和光谱信息结合进行温度计算及主要温度区间的粒子确定.     

Effect of arc on radiation thermometry in welding process

The effect of arc on radiation thermometry is analyzed in a field close to the arc during the welding process, and the ratio of signal to noise and other factors are obtained for a small current arc. The method of the temperature measurement is feasible when the arc current is decreased to a smaller value in the welding proceu.     

精密脉冲TIG焊接中的弧长跟踪技术

在研究小电流脉冲TIG焊接弧压与弧长对应关系的基础上 ,提出了一种新的基于硬件电路的弧长传感与控制技术 ,并建立了相应的弧长跟踪系统。工艺试验表明 ,采用该技术可实现较宽电流范围内的脉冲TIG焊及直流TIG焊的弧长跟踪控制 ,在平均焊接电流 2 0A ,弧长给定为 1mm时的弧长跟踪静态误差为± 0 .1mm。整个系统控制精度高 ,动态响应快 ,运行可靠。该技术较好地解决了常规的弧长跟踪方法所无法解决的复杂曲面薄壁不锈钢试件焊接过程中的弧长跟踪问题 ,取得了较好的工艺效果     

Some features of welding arc radiation

0IntroductionRadiationisanimportantphenomenonofarcweldingprocess.Essentially,itreflectsthephysicalprocessesoccUrringinthearcregion.Ithasbeennotedthattheinformationconcerningthearcprocess,suchastemperature.componentsandtheirdistributions.canberealizedthroughtheobservationofradiationbyarcself-emissionl'.ZI.Therefore,moreknowledgeaboutthefeatUresoftheradiationisneededtoenhancetheunderstandingofti)eldingarc.Inthisarticle.somephenomenaofweldingarcradiation,suchaspossiblewavelengthrangeoftheradiat…     

Some features of welding arc radiation

Ｓｏｍｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇａｒｃｒａｄｉａｔｉｏｎ￥ＳＯＮＧＹｏｎｇｌｕｎ（Ｐｒｏｆ．ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１０６４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｉｎｖｅｓ...     

铝合金P-MIG焊接电流对电弧形态的影响

通过对铝镁合金进行脉冲氩弧焊(P-MIG),在相同平均电流和平均电压工作条件下,调节不同峰值电流和基值电流,获得了不同的电弧形态.峰值电流对电弧形态有着重要的影响,而基值电流基本没有影响.基值电流是维持电弧燃烧的参数,在基值时间阶段,必须给定一个足够大的基值电流才能维持电弧的稳定燃烧.文中定义了电弧形态的表征值,针对电流对电弧形态表征值的影响进行了分析.峰值电流是决定电弧温度和脉冲能量的重要参数,铝合金电弧充分燃烧时电弧长度、电弧宽度和电弧纵向截面面积随着峰值电流增加而增加.

Abstract：

Under the same average welding current and welding voltage, by regulating the different based current and peak current, the Al-Mg alloy was welded with Al-Mg filler wire. The photos of welding arc were obtained by using high-speed video photography.Peak current has great influence on the shape and characteristics of the arc. With increasing the peak cunent value, rotated arc appears and pulsed rotated metal transfer behavior occurs. Based current has little influence on the arc shape. Base current is the important parameter for keeping arc burning. At pulse off time, it must be given base current value which is large enough to keep the arc burning stably. In this study, the arc shape is defined by arc length, arc width and arc portrait cross-section area, which will be influenced by the weld current. Peak current is important parameter of arc temperature and pulse energy. The study shows that when the arc is burning at pulse on time, the arc length, arc width and arc pomait cross-section area increase with raising peak current.     

基于分裂阳极法的电弧电流和电弧力的联合测试系统

焊接电孤的电流密度和电弧压力的分布特征对焊接工艺有重要的影响.以分裂阳极法为基础,开发了一套电弧电流和电弧力的联合测试系统,包括电弧的精密运动控制和高精度的数据采集系统.采用Matlab进行数据处理和数值分析,获得焊接电弧的电流密度和电流压力的分布特征.采用本系统分别对直流等离子弧和直流TIG电弧进行了测试,测试结果表...     

干式高压环境对TIG焊接电弧温度的影响

干式高压焊接时,环境压力对焊接电弧的影响不容忽视.电弧温度是焊接电弧物理特性的重要参数之一,测定高压环境下的电弧温度对于深入理解焊接电弧在高压环境下的物理特性,从而寻求改善水下干式高压焊接质量的新途径有重要意义.介绍了电弧等离子体光谱诊断方法,对高压环境下的TiG电弧光谱进行分析,建立了一套切实可行的高压环境电弧温度测量方法.对高压环境焊接电弧温度变化规律进行了分析,建立了环境压力与电弧温度的函数关系式,并对试验结果进行了讨论.研究结果对于高压环境焊接电弧物理特性的研究具有参考价值.     

不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律.结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.     

片状偏钨极电弧特性的数值模拟

基于流体力学和麦克斯韦方程组,建立片状偏钨极电弧三维数学模型,计算得到电弧温度场、流场、电场及电流密度分布.结果表明,片状偏钨极厚度方向电弧温度场、流场、电场及电流密度呈对称分布;相同焊接工艺参数下,片状偏钨极电弧最高温度、最大流速及电流密度小于圆柱钨极电弧;电流密度受片状偏钨极前端斜边引导作用和电弧惯性后拖效应的共同影响,其分布范围沿钨极宽度方向扩展,且电弧等温线在该方向上扩张;片状偏钨极前端斜边倾角的改变,会引起电流密度在钨极前端局部集中,并导致阴极下方高温区和阴极射流沿斜边偏移.     

TIG电弧载流区温度的低扰动静电探针差动分析

采用低扰动静电探针差动分析对TIG电弧载流区进行诊断,通过测定的饱和离子电流求解不同焊接电流和弧长下载流区温度分布.结果表明,低扰动静电探针差动分析测定的载流区温度变化特征与辐射光谱测量结果一致,但探针对电弧的冷却扰动导致差动分析测定的温度值低于光谱诊断的测量结果;电弧载流区温度分布宽度沿电弧轴线由阴极向阳极增加,载流区截面中心附近温度最高,并向电弧边缘减小,且阴极附近存在一个高温区;随着焊接电流的减少,温度分布宽度和载流区最高温度均减小,阴极附近高温区沿电弧轴向收缩;弧长增大会使载流区温度分布宽度增加,但最高温度基本不变.