超窄间隙焊接过程绝缘固壁约束片状偏钨极电弧特性的数值模拟

绝缘固壁和片状偏钨极联合调控的方式能够改变超窄间隙中TIG电弧物理场分布,从而解决底角熔合不良的问题。为了明确超窄间隙焊接过程绝缘固壁约束片状偏钨极电弧特性的调控机理,采用满足求解域的偏微分方程组和合理边界条件,建立三维数学模型,求解获得不同约束作用下电弧温度场、流场及电场分布,其分布特征与已有的试验结果符合良好。模拟结果表明:超窄间隙中绝缘固壁约束片状偏钨极电弧温度场、流场及电场在坡口宽度方向上呈对称分布;绝缘固壁对片状偏钨极电弧产生阴极调控和阳极调控作用;改变约束高度能够实现阴极阳极联合调控,从而提升电弧电流密度,温度及等离子流速,并有效限制侧壁分流;约束宽度的变化仅能提供阴极调控作用使电流密度,温度和等离子流速增加,但无法限制侧壁分流;阴极调控和阳极调控作用越强,超窄间隙中约束电弧高温区,电流密度及阴极射流向钨极放电间隙小的位置偏移越明显。     

超细颗粒焊剂约束电弧用于超窄间隙的焊接

为实现电弧约束良好、焊接过程稳定可靠的超窄间隙焊接,基于窄间隙埋弧焊的众多优点和对超窄间隙中的电弧进行约束以防止电弧攀升的思路,提出采用超细颗粒焊剂约束电弧以实现超窄间隙焊接的方法,研制专用的焊枪,开发出采用v形金属丝网衬垫焊剂颗粒的超窄间隙焊接工艺.结果表明,超细颗粒焊剂熔化后形成的熔渣壁可对电弧进行有效约束,实现稳定可靠的超窄间隙电弧焊.随着焊剂颗粒尺寸的减小,因焊剂松装密度的增加使得形成凸焊缝的倾向增加.采用V形金属丝网衬垫焊剂颗粒的工艺进行超窄间隙焊接,可以显著增强电弧对侧壁根部的加热效果,获得足够的侧壁根部熔透深度,从而保证了超窄间隙焊缝的熔合质量.     

载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状及趋势

综述载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状,分析电弧的产生及电弧侵蚀的表面特征和形成依据,并提出今后研究的方向。目前关于电弧侵蚀的定量研究不多,没有一个完善的电弧侵蚀物理模型用于计算材料的被侵蚀程度,有必要先对电弧的起弧速度、电流、载荷及燃弧时间进行定量研究,结合表面磨损机制,分析材料的摩擦磨损性能。     

焊剂带约束电弧用于超窄间隙的焊接

保证坡口侧壁尤其是侧壁根部的熔化是实现窄间隙焊接的关键.用焊剂带对电弧加以约束可有效控制电弧的加热区域,有利于解决窄间隙焊接侧壁熔合不良的问题.采用间隙宽度为5 mm的I型坡口,氩气保护的熔化极电弧,将特定成分的焊剂带沿坡口侧壁连续送入电弧区,焊剂带在电弧热作用下不断熔化并对电弧进行约束,从而可实现超窄间隙焊接.在不同的焊接电压下,通过改变焊剂带的送进速度进行超窄间隙焊接,得到了焊剂带对电弧的不同约束效果,以及与之对应的焊缝形貌,找到了可约束电弧且侧壁熔合良好的电压与送带速度范围.     

载流磨损中的电弧热散失和对流换热有限元分析

载流摩擦磨损过程中电弧和磨损相互作用,使得摩擦副的材料损失严重,受流质量下降.分析电弧侵蚀和磨损之间的相互作用关系以及电弧的形成原因,基于有限元软件对地铁钢铝复合轨和受电靴在电弧下作用的温度场进行模拟,并分析其在不同对流换热系数条件下的散热过程.有限元热传导分析发现电弧在瞬间产生很高的热量,但温度最高的地方面积很小,在经过较长时间的传导,热影响区的温度也只占电弧最高温度的很小比例;对流换热系数越大,电弧热的热影响区面积就越小,而且温度也越低,可以通过加大载流摩擦系统的对流换热系数,降低电弧侵蚀对载流摩擦副的影响.     

电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率及载流稳定性的影响

以铜基粉末冶金/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行载流摩擦学特性研究,探讨电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率、载流稳定性的影响。结果表明:载流效率、载流稳定性与电弧能量的大小是密切相关的,电弧能量越大,载流效率、载流稳定性越差;频率相对均匀和瞬间电弧能量密度小的电弧可以维持电流的连续性,有较好的载流稳定性及较高的载流效率,而瞬间较高的电弧能量使载流效率急剧降低,载流稳定性变差;电弧发生及能量大小的随机性与不确定性及电弧对试样表面的侵蚀都导致了销试样间电压与电阻的波动,是载流效率和载流稳定性变差的主要原因。     

不同转速下纯铜滚动载流摩擦副的电弧行为及电损伤

采用FTM-CF100型滚动摩擦磨损试验机,以铜盘对滚摩擦副为例研究了转速对滚动载流摩擦性能规律和损伤机制的影响,重点关注了滚动摩擦电弧行为和摩擦副表面电损伤.随着转速的增加,平均滚动载流摩擦因数逐渐减小且总是高于机械摩擦因数,实时电流更容易出现剧烈波动.同时,高转速下电弧出现的初始时间更早,燃弧率和电弧能更高.高转速...     

电弧能量对C/C复合材料的载流摩擦磨损行为的影响

在自制的销盘载流摩擦磨损试验机上,研究电弧能量对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损行为的影响,并利用扫描电镜和能谱仪等对磨损表面进行了表征.结果显示,随着电弧能量的增加,C/C复合材料的磨损也随之增加;在较低的电弧能量下,电弧对材料的侵蚀不严重,材料的磨损也不严重,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的电气磨损,随着电弧能量的增加,磨损率急剧增加,此时磨损机制主要表现为电气磨损; 在电弧作用下,C/C复合材料的电弧侵蚀机制为蒸发侵蚀和材料转移.     

铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性研究

在销/盘式载流摩擦磨损试验机上,对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性进行了研究,探讨了电弧对铜基粉末冶金材料的载流摩擦学特性的影响.利用方差分析表,采用F检验法对电流、载荷、速度3种因素进行了显著性检验.结果显示电流对电弧能量的大小有影响,载荷、速度对电弧能量有显著影响;随着速度的增加,电弧的强度和发生频率均增大;低速下,主要是磨粒磨损和粘着磨损,高速下,主要是电弧侵蚀和粘着磨损.     

具有圆弧裂纹载流薄板的温度效应分析

给出含有圆弧裂纹的载流薄板在通入强大脉冲电流瞬间,裂纹尖端处温度场分布的复变函数解。该解是在首先求解通电瞬间,裂纹尖端处所形成的点热源功率的情况下得到的。它为进一步求解裂纹尖端处的应力场奠定了基础。文中给出的算例表明,适当控制通入的电流强度,可以达到有效控制裂尖熔化区尺寸以及形成焊口的目的。