纵向磁场对TIG焊电弧形态的影响

为了研究外加纵向磁场对TIG焊焊接电弧形态的影响并分析电弧形态的变化机理,在常规的TIG焊焊接过程中施加纵向磁场,利用高速摄像机对焊接电弧形态进行拍摄和记录.实验结果表明,当无磁场作用时,弧柱呈锥形且未发生旋转运动.在外加磁场作用下,弧柱呈收缩状态且沿顺时针旋转.当焊接参数不变时,随着磁场强度的增加,弧柱的收缩程度随之增加.根据磁场的理论公式,可推导出在外加纵向磁场作用下,电弧的旋转半径与磁感应强度成反比.     

尖角磁场对TIG电弧及焊缝成形的影响

为了研究尖角磁场对TIG焊接过程的影响,采用小孔探针法和高速摄影法对不同频率尖角磁场作用下的TIG焊电弧压力与电弧形态进行了研究,并分析了磁场频率对焊缝成形质量的影响.结果表明,电弧压力整体呈正态分布,电弧压力随频率的改变呈单峰对称分布.随着磁场频率的增加,电弧边缘电弧压力出现小幅度波动,电弧中心压力值最大,电弧边缘压...     

纵向磁场对CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

纵向磁场对电弧压力的影响

本文在稳态模型和局域热力学平衡等假设下,推导了在纵向磁场下真空电弧压力的数学表达式。在此基础上,分析了纵向磁场对电弧压力产生影响的物理机制和它能够抑制真空电弧中阳极斑点形成的主要机理。     

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。     

磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制

将纵向磁场引入到喷射过渡MAG焊接过程,借助高速摄像等手段,详细研究了磁旋弧MAG焊接工艺的熔滴过渡机制和焊接飞溅形成机理.试验结果表明,在外加磁场的作用下,焊接电弧和液流束都偏离焊丝轴线一定角度高速旋转,液流束形态为螺旋状;熔滴过渡偏离了焊丝轴线,但始终在电弧烁亮区内进行,并且熔滴过渡频率提高;在液流束与焊接熔池瞬时短路时以及收弧阶段,易产生飞溅.     

高压GMAW焊电弧温度光谱分析

在压力环境下进行GMAW焊接时,其焊接特性与常压下相比会有较大的区别。利用等离子体电弧光谱测量法采集GMAW电弧光谱并进行分析、计算,筛选出合适的特征谱线用来对本实验电弧温度进行计算研究,在0.1～0.8MPa的压力范围下,获得了GMAW电弧温度随压力升高的变化规律。     

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。     

AZ91磁控A-TIG焊电弧形态及焊接接头组织性能

为了分析磁场和活性剂对AZ91镁合金焊缝组织性能的影响规律并探究相应的作用机理,在A-TIG焊接过程中施加纵向交流磁场,采用高速摄影技术观察并拍摄电弧运动形态,对焊缝进行硬度、显微组织和物相组成分析.结果表明,当磁场电流为1.5 A、磁场频率为50 Hz、焊接电流为80 A、涂覆量为3 mg/cm~2时,焊缝硬度最大值为68.88 HV.在合适的磁场参数和活性剂配比下,电弧挺度最大,电弧收缩明显,此时电弧的搅拌作用致使晶粒显著细化,且析出相Al_(12)Mg_(17)明显增多,这对改善焊接接头的力学性能具有积极作用.     

纵向磁场对电弧带电粒子密度和电压噪声的影响

在稳态模型和局域热力学平衡的假设下，从动量方程出发，推导了施加纵向磁场后真空电弧带电粒子密度的数学表达式.在此基础上，分析了纵向磁场对真空电弧带电粒子密度和电弧电压噪声所产生的影响，得知施加纵向磁场之后电弧带电粒子密度增加了而电弧电压噪声减小了，由此抑制了真空电弧由扩散型向集聚型的转变，从而延缓了阳极斑点的生成，提高了真空开关的开断容量.     

外加纵向低频磁场对CO_2焊过渡频率的影响

为了减少CO2焊飞溅,采用了外加磁场发生装置研究了磁控CO2气体保护焊技术,探讨了外加纵向低频磁场对熔滴过渡频率的作用机理,通过分析试验数据,明确了所需的外加纵向低频磁场参数,并探索熔滴在外加磁场作用下的受力情况.结果表明,一定的外加纵向磁场参数下,熔滴过渡频率显著提高,CO2焊飞溅降低;当激磁电流为2 A、磁场频率为60 Hz时,熔滴过渡频率高,飞溅率低,电弧形态稳定.因此,可以通过外加纵向低频磁场来提高熔滴过渡频率并降低飞溅.     

基于ANSYS平台的旋转电弧传感器焊接热过程模拟

针对旋转电弧传感器焊接的特点,对平板M IG焊接,建立了适当的有限元计算模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写了程序,解决了呈高斯函数分布且旋转移动的焊接热源的施加的问题,实现了焊接温度场的三维动态模拟,并将计算量控制在可接受的范围内.研究了旋转电弧传感器自身的特性对焊缝质量的影响作用,并通过实验验证了模拟的可靠性.     

高强埋弧焊接圆钢管多层多道焊接数值模拟

为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊(GMAW)热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊(SAW)热源,通过单元生死功能模拟焊缝生长过程,并在焊接荷载步间不断修正钢管与空气热传递的表面积,对3道次焊...     

电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响

为了研究电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响,采用小孔探针法检测了TIG焊的电弧压力分布形式以及在不同电流脉冲频率作用下焊缝的熔深和熔宽.结果表明,TIG焊电弧压力曲线类似于正态分布曲线,电弧中心位置处的压力最大,越靠近边缘处压力越小.当在一定范围内增加电流脉冲频率时,曲线会发生横向收缩和纵向伸长现象,且TIG焊电弧压力的峰值以及焊缝的熔深均增加,而熔宽减小.因此,可以通过改变电流脉冲频率的方法来改变TIG焊的电弧压力.     

Monel-400合金板焊接温度场有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,根据钨极氩弧焊焊接特点,建立了高斯衰减热源模型,并在一定厚度、一定焊接工艺条件下对Monel-400合金板焊接温度场进行了模拟计算。模拟结果分析得到：利用高斯旋转热源在焊接过程中形成了长度为12 mm,宽度为7 mm,深度为5 mm的熔池。熔池上表面与下表面温度相差约620℃,热影响区节点温度随到焊缝中心距离的增加而不断减小。模拟结果表明改进后的热源模型与实际焊接较为吻合,有利于提高焊接温度场的模拟计算精度。     

弧焊过程控制

介绍了弧焊过程的物理数学模型、高速旋转扫描焊炬及其跟踪系统、焊接温度场的实时检测及闭环控制     

脉冲磁场作用下GMAW电弧动态过程分析

针对熔化极气体保护焊短路过渡焊接过程不均匀、电弧稳定性差、飞溅较大且焊缝成形欠佳的缺点,建立了横向脉冲辅助磁场,使其作用于短路过渡焊接过程的熔滴短路时刻,根据短路过渡周期Tc及变异系数CV,优化了辅助磁场MIG/MAG焊接工艺参数.实验表明:当脉冲磁场持续时间ton取值为特定焊接参数下短路时间T1的统计平均值时,短路过渡周期趋于均匀,电弧短路过渡周期Tc及变异系数CV降低,短路过渡液桥加速断开,短路峰值焊接电流降低,从而使短路过渡末期能量积累以及电爆炸飞溅几率降低,并且使熔滴过渡过程稳定.