焊接学报第38卷2017年总目次

空心钨极中心负压电弧优化了传统焊接热源的能量密度及分布. 为了深入理解环境压力对电弧行为和放电特性的影响,在流体力学和麦克斯韦方程组基础上,建立了空心钨极中心负压电弧的三维稳态数学模型. 利用FLUENT软件,选择合适的源项和边界条件进行迭代计算,得到了不同局部压力下空心钨极中心负压电弧的物理状态,与试验结果相符. 结果表明,与传统TIG焊电弧相比,空心钨极中心负压电弧的能量分布和热力输出均发生改变. 随着局部压力的减小,电弧半径逐渐减小,径向温度梯度增大;电弧对工件的热力输出随着局部压力的降低而减少.     

5E61铝合金VPPAW焊接接头性能分析

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding, VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验. 结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头. 对焊接接头观察发现,焊缝组织细小均匀,熔合区组织相比焊缝区有一定的粗化. 对力学性能测试分析,若使用5356焊丝,在焊缝区由于金属元素被烧损蒸发,降低焊接接头强度;焊缝区填充5E61焊丝,部分Er元素以相的形式析出,其晶胞尺寸与铝基体很接近且错配度小,从而提高焊接接头的力学性能;虽焊接接头力学性能有所下降,但总体硬度均达到母材硬度的85%以上.     

电弧磁偏吹的产生及控制

为了研究变极性脉冲熔化极惰性气体保护焊在焊核薄板时焊丝的受热机理以及熔滴过渡时的电弧形态与受力过程,搭建了熔滴过渡过程与焊接电信号的同步采集实验平台,对应分析了焊接电流与熔滴长大及脱落过程,得到了电流波形与熔滴过渡状态的匹配关系.通过分析不同阶段熔滴受力状态及其对熔滴过渡的影响,得到了固定频率条件下各阶段的时间配比对熔滴过渡形态的影响.通过调节工艺参数实现了一脉一滴的熔滴过渡过程,得到了均匀稳定的焊缝.分析了熔滴脱落形态,研究了熔滴各特征尺寸.结果表明电信号不同波段持续时间对熔滴尺寸有明显影响.

     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头组织和性能

通过沿垂直于搅拌摩擦对接焊缝的方向进行变极性等离子弧对接立焊获得交叉焊缝,研究了6mm厚的2219铝合金交叉焊缝的微观组织和拉伸性能.并利用扫描电镜对焊缝断口的形貌进行了观察.结果表明,交叉焊缝呈现出铸态组织的特征,但是与单纯变极性等离子弧焊焊缝相比组织更不均匀.交叉焊缝的力学性能具有方向性,沿变极性等离子弧焊方向抗拉强度为254.5 MPa,沿搅拌摩擦焊方向的性能是207.53MPa,仅为母材的50%,满足使用要求.气孔是造成焊缝性能降低的主要原因.     

弧焊设备的抗扰性研究

弧焊电源通常在恶劣的电磁环境下工作,而且本身就是一个强骚扰源,所以弧焊设备的抗扰性问题应引起重视.GB 15579.10-2008的制定和强制执行对弧焊电源抗扰性能提出了统一的实验标准和评判准则,包括静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌冲击抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度和电压暂降抗扰度六项实验.解决弧焊设备抗扰性问题的最好办法是在设计阶段做好弧焊设备的电磁兼容设计,主要有屏蔽、滤波和接地等方法.     

Droplet-targeting laser hybrid indirect arc for additive manufacturing technology-A preliminary study

The contradiction between manufacturing accuracy and manufacturing efficiency is discussed in this paper. In order to solve this problem, a novel droplet-targeting laser hybrid indirect arc for additive manufacturing technology is proposed in which a couple of wires are melted using the alternating current with interwire indirect arc to achieve high deposition rate. On the other hand, droplets actively target the laser beam and detach from wire tip under the recoil pressure subjected to pulsed l...     

1kW级电弧火箭电源调理单元的试验研究

为了解决电弧火箭发动机引弧困难、电弧燃烧不稳定等问题,研制出一种启动电路采用高压脉冲引弧方式、控制电路采用峰值电流型双闭环控制方法的升压式逆变式电源调理单元,并对其进行了真空点火试验.试验结果表明,该电源调理单元能够保证电弧火箭发动机成功引燃电弧以及稳定运行,并具有优秀的动态响应性能.依据国家标准GB9254—2008对该电源进行了辐射连续骚扰试验,测试结果合格。     

双零软开关弧焊逆变电源

全桥零压零流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器中增加一隔直电容，使原边电流在箝位续流时段很快的衰减到零并保持，固定臂的功率器悠扬是零电流开关，移相臂的功率器件是零电压开关。这关，这样，一方面使具有关断拖尾电流特性的IGBT可以很容易的用到全桥软开头变换器中，另一方面大大减少了变换器的附加环路能量，同时具有小的占空比损失，低的副边寄生振荡和宽的软开关切换的负负载范围等优点。最后，采用上述研究成果研制了一台10kW级采用FB-ZVZCS-PWM变换器的软开关弧焊逆变电源样机，温升试验表明，研制的软开关焊机的温升比同类型的硬开关焊机的温升低近20℃，大大减少了焊机的开关损耗，同时，由于焊机的功率元件是零开关，大大减少了器件的电压，电流应力，使弧焊逆变电源的可靠性得以大幅度提高。     

液态合金毛细射流不稳定性的模拟分析

采用计算流体力学软件FLUENT,应用动网格模型实现对射流施加干扰,用VOF模型追踪相界面的演变过程,实现了对射流施加干扰、射流断裂及液滴下落的全过程模拟,并研究了干扰频率对液态Sn-Bi不稳定性的影响.研究结果表明,射流速度的波动性是射流形成缩颈的主要原因;随干扰频率的增加,射流断裂后形成的液滴直径变小;在最佳干扰频率作用下,射流断裂时长度最小;模拟结果与实验结果基本一致.     

焊接电弧监测技术研究现状及展望

对焊接过程中的电弧信息进行实时监测和采集分析,是保证弧焊质量、提升弧焊技术水平的重要途径。随着测量技术和测量方法的不断发展,对焊接电弧复杂信息进行分类提取的手段也逐步发展。文中从电弧热源的物理特性出发,综述今年来国内外开展的电弧焊接过程监视测量的研究现状,主要包括以探针法和纹影法为代表的主动信息采集技术和以电弧电信号、声信号和光信号采集为代表的被动信息采集技术,分类介绍典型焊接电弧监测技术的原理、特点和研究现状,并对该领域的下一步发展趋势进行预测和展望。