钨极氩弧自动焊根焊在中小管径管道焊接中的应用

为全面推广自动焊在中小管径长输管道建设中的应用,通过对自动焊焊接方式的调研和比选,提出采用钨极氩弧自动根焊+外焊机自动焊试验段应用方案。该方案是使用自动钨极氩弧焊工艺实现根焊单面焊双面成形,熔化极单焊丝气体保护下向焊填充盖面的一种焊接工艺,该工艺参数范围大,适用于各种地形,充分发挥了氩弧焊抗风能力强、熔透可靠、缺陷少的优势,减少了人为因素的干扰,实现了高质量自动化的全自动焊接。焊接工艺评定研究结果表明,此种焊接方式符合国标及DEC文件的要求,为中小管径管道自动焊的应用提供了技术储备和支持。同时该焊接方式也为集气管道、二氧化碳输送管道等中小管径高压管道焊接提高焊接质量指明了方向,具有良好的应用前景。

基于极弧系数和分段斜极选择的五相永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是优化电机性能和提高系统稳定性的基础。为了削弱五相永磁同步电机(five-phase permanent magnet motor,FPPMM)的齿槽转矩,该文提出一种多参数复合的转子结构优化设计方法。基于能量法和傅里叶分解,推导能明确表达齿槽转矩与极弧系数和分段斜极关系的齿槽转矩表达式。在此基础上,提出最佳极弧系数的预测模型,给出不同转子磁极分段数下最佳斜极角度的确定方法。采用曲面响应法,建立极弧系数、转子磁极分段数和斜极角度与多个优化目标之间的数学模型,求解数学模型得到复合极弧系数、转子磁极分段数和斜极角度的最优转子结构参数组合。基于优化前后电机结构参数建立有限元模型,对比优化前后电机的空载气隙磁密、空载反电势和齿槽转矩等性能参数。最后,基于优选参数制造样机并进行试验,验证上述理论分析的正确性和优化设计的有效性。

基于极弧系数和转子相对偏转角的并列双转子电机齿槽转矩削弱方法研究

为削弱并列双转子电机的齿槽转矩,提高电机性能,提出一种优化极弧系数和转子相对偏转角的方法.通过能量法推导解析齿槽转矩的产生原理,分别探讨了极弧系数和转子相对偏转角对电机齿槽转矩的影响;以三相8极36槽并列双转子电机为例,利用有限元软件对不同极弧系数和转子相对偏转角的电机进行建模仿真分析,最终得到最佳极弧系数和转子相对偏转角度.结果表明:选择合适的极弧系数和转子相对偏转角度,能够有效削弱齿槽转矩;优化后的电机齿槽转矩幅值降低了72.2%,空载反电势的3次和5次谐波幅值下降明显,电机的输出品质显著提高.该方法为同类型电机齿槽转矩的优化提供参考.

双定子同极内嵌永磁游标电机转子永磁体极弧系数优化

进一步对双定子同极内嵌永磁游标电机(DS-CP-PMVM)进行讨论,旨在优化同极内嵌永磁转子结构,以保证转子永磁体用量减少的情况下,不降低电机的转矩能力。分析了DS-CP-PMVM的磁力线分布,提出当转子内外侧永磁体中心轴线夹角与内外定子A相轴线夹角相同时,转矩能力最优;讨论了永磁体极弧系数对转矩的影响,当转子内外侧永磁体极弧系数分别为0.62和0.66时,输出转矩最大,与相同永磁体厚度的表贴式结构相比,在定子电流为6 A时,转矩提高了6.4%。

低地板车直驱永磁电机极弧系数对电机性能影响分析

低地板列车以其便捷、舒适、经济、节能等优势在一些城市交通中应用越来越多,发展前景广泛。直驱永磁电机作为列车驱动系统的核心部件,其性能的优越对低地板车的安全、舒适运行具有极大的帮助。本文以一台低地板车用直驱永磁电机为例,建立电机的三维电磁场模型并分析电机磁场分布,通过改变磁极极弧系数来研究其变化对电机性能的影响,可为该类型电机的结构优化设计提供一定的参考价值。

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩,文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法,给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式,据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上,提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法,可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数,进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证,证明文中提出的方法是正确有效的。

极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛,然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度。通常情况下,永磁电机各磁极的极弧系数相等。为削弱齿槽转矩,可设计相邻磁极极弧系数不等。文中采用不等极弧系数组合削弱永磁直流电机齿槽转矩,利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到齿槽转矩的表达式,通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶系数,给出了使得齿槽转矩最小的极弧系数组合的确定方法。但是由于采用了一些假设,上述确定方法存在一定误差。为使齿槽转矩最小,采用全局优化方法与有限元相结合以获得最优极弧系数组合。文中对每极槽数为整数和分数的2台电机模型分别进行了解析分析和优化,结果表明:该优化方法可显著削弱齿槽转矩。

多相电励磁双凸极发电机的极数和极弧系数研究

电励磁双凸极发电机(wound-field doubly salient generator,WFDSG)的极数和极弧系数设计不当会导致电机产生较大的定位转矩和励磁绕组反电势。为了设计容错能力强、电压脉动率小的多相WFDSG,该文对多相WFDSG的极数和极弧系数进行了研究。在分析多相WFDSG原理的基础上,确定了多相WFDSG的设计要求;分析了定转子极数和极弧系数等结构参数对各绕组电感、电动势等性能参数的影响规律,推导了多相WFDSG普遍适用的定子极数、转子极数和定转子极弧系数等结构参数的约束公式,为设计多相双凸极电机提供理论基础。依据上述理论设计了一种12/9极四相WFDSG,利用有限元软件对传统WFDSG和该文设计的新型四相WFDSG样机进行了对比分析,试制了样机并进行了实验。仿真和实验结果验证了所提出的设计方法和电机结构的合理性。

极弧系数选择对永磁无刷直流电机激振力波的影响

研究了极弧系数选择对于永磁无刷直流电机空载激振力波的影响。推导永磁体磁动势的傅里叶分解系数的表达式,采用机械阻抗法分析无刷直流电机的空载电磁噪声。研究径向充磁和平行充磁时极弧系数对电磁噪声的影响,进而提出通过合理选择极弧系数削弱对电磁噪声起主要作用的激振力波的方法,并采用空间和时间2次傅里叶分解得到主要阶数激振力波的频谱。有限元计算结果验证了所提方法的有效性。

超声钨极氩弧复合焊接电弧压力特征研究

为了揭示超声钨极氩弧(Tungsten inert gas,TIG)复合焊接电弧特性,采用小孔法获得的稳定电弧压力分布形式,分析超声能量作用下电弧压力分布形式与普通电弧压力分布形式之间区别。研究焊接电流、电弧长度及保护气喷嘴高度对压力分布的影响。试验中发现,电弧长度由2mm增加到6.2mm时,与普通电弧压力一直减小不同,复合电弧的压力分布呈现出周期性变化,并且在弧长为4.4 mm时,电弧压力达到最大值。普通TIG焊接中不作为工艺参数的保护气喷嘴高度,在复合焊接中对压力分布有很大影响,喷嘴高度由2mm升高到5mm,电弧压力峰值从170.8Pa减小到60.5Pa。试验结果表明:超声钨极氩弧复合焊接方法能获得较高的电弧力,并且压力分布接近于高斯分布,有利于增加焊接熔深,提高焊接生产效率。

铝合金/不锈钢钨极氩弧熔-钎焊接头界面层的微观结构分析

运用OM,SEM和EDS分析了铝合金/不锈钢TIG熔-钎焊接头界面层的结构特征,并通过微压痕和SEM原位拉伸实验测试了其力学性能.研究结果表明:界面处形成了厚度不均一的锯齿状金属间化合物层,厚度为4—9μm,满足界面层的要求(≤10μm);界面反应层包括两类化合物层,即焊缝一侧的τ5层和钢基体一侧θ+η+τ5层,在界面处首先形成τ5相,抑制了粗大枝晶状θ+η二元相的生长.微压痕测试得出:τ5层平均硬度值为HV1025,θ+η+τ5层硬度值为HV835.τ5层压痕处产生裂纹,表明τ5相是一种硬脆相.SEM原位拉伸实验显示,界面层起裂于θ+η相,在外力作用下沿θ+η+τ5层迅速开裂,界面层抗拉强度达到120 MPa.

电气双余度无刷直流电动机转子极弧系数研究

电气双余度是一种常见的无刷直流电动机(Brushless DC motor,BLDCM)的余度形式。极弧系数直接决定着电气双余度BLDCM的电动势(Electromotive force,EMF)的平顶宽度,而EMF波形对电气双余度BLDCM的电磁转矩波动有着直接的影响;并且极弧系数对电气双余度BLDCM的定位转矩也有着显著的影响。本文针对电气双余度BLDCM,研究了极弧系数对其转矩波动的影响。首先分析了由非理想EMF波形引起的电气双余度BLDCM电磁转矩波动;然后,采用电磁场有限元分析,计算和分析了极弧系数对电气双余度BLDCM的EMF波形和定位转矩的影响;进而得到了有助于减小各种转矩波动的极弧系数取值范围。最后通过示例的计算分析给出了电气双余度BLDCM极弧系数选取的参考方法。

以空气为舱内加压气体的钨极氩弧焊接

研究了1-700 kPa空气作用下的钨极氩弧焊接。气体爆炸试验表明,压缩空气虽然不爆炸但是显著助燃,高压焊接试验舱舱内设备需要采取防燃措施。采用较大的氩气流量,可以实现高压空气之下良好的电弧和熔池保护。自动焊机用于舱内焊接时,解决了线缆密封、摄像系统适应性等特殊问题,此外,以弧长代替电压作为控制变量消除了焊接电缆影响。16Mn钢平板焊接试验证明,虽然不同空气压力、不同位置实现单面焊自由双面成形的工艺参数明显不同,但是,采用脉冲焊接均可以获得性能优良的焊接接头。

钨极氩弧局部重熔对铸铁组织和性能的影响

铸件局部瞬间被加热、熔化，随之靠铸件自身的导热能力激冷，从而在铸件表面获得高硬度、高耐磨性的白口组织。通过一系列试验，找出了电弧电流、电弧移动速度等工艺参数对金相组织和性能的影响规律。重熔过程中添加了Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ等合金元素，分析了它们对试样性能的影响。并与铸造激冷、ＷＣ堆焊件做了试验对比，说明铸铁局部重熔强化是发挥铸铁潜在能力的一项重要技术。

铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性

通过在不锈钢表面预涂钎剂层,采用铝硅共晶钎料实现铝合金/不锈钢TIG熔钎焊连接,获得具有熔焊与钎焊双重性质的对接接头,运用OM、SEM、EDS分析接头的微观组织及成分,通过拉伸实验评定接头的力学性能。结果表明:铝母材局部熔化,与液态钎料混合后凝固形成焊缝,焊缝组织主要由α(Al)基体和在晶界析出的Al-Si共晶相组成;不锈钢不发生熔化,液态钎料与不锈钢在界面反应形成不均匀分布的金属间化合物层,最大厚度不超过10μm,界面上部金属间化合物较厚,呈锯齿状,主要相成分为α(τ5)-Al7.4Fe2Si;界面下部金属间化合物较薄,呈细须状,由α(τ5)-Al7.4Fe2Si+α(Al)混合相构成;接头的平均抗拉强度为90.6MPa,焊缝/不锈钢界面下部为连接的薄弱环节,成为断裂的起始位置。

钨极氩弧重熔对秸秆还田刀具耐磨性的影响

为了提高秸秆还田刀具的耐磨性,通过单因素试验,研究了火焰喷涂 Ni+60WC 粉末涂层的钨极氩弧重熔开始温度、脉冲电流、氩弧移动速度、重熔后保温方法对刀具耐磨性的影响。优化的钨极氩弧重熔工艺参数为:重熔开始温度800℃,脉冲电流50 A,氩弧移动速度3.0 mm/s,重熔后采用石灰保温。

电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的钨极氩弧重熔处理

采用高速电弧喷涂技术及钨极氩弧重熔技术分别制备Fe-Cr-B喷涂层及其重熔层,采用X射线衍射仪、金相显微镜、X射线残余应力测试仪、显微硬度仪、动载磨料磨损试验机、扫描电子显微镜分别对喷涂试样及重熔试样的相结构、微观组织、残余应力、纵截面硬度、耐磨性及磨损表面形貌进行观察与测试。结果表明,重熔处理后,电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的组成由Fe基非晶和硼化物相转为Cr_2B、(Cr,Fe)_2B、α-Fe相,涂层与基体由机械结合转为冶金结合,重熔试样由表层至基体的显微组织分别是初生硼化物以及共晶组织、共晶硼化物+马氏体+奥氏体、初生奥氏体以及共晶组织、热影响区组织。重熔处理后,涂层显微硬度由689 HV0.1上升为960 HV0.1,磨损失重率由0.088 g/(cm^2·min^(-1))降为0.004 6 g/(cm^2·min^(-1))。喷涂层的磨粒磨损机制主要是微断裂,重熔层的磨粒磨损机制主要是变形磨损和微切削。

钨极氩弧熔敷技术制备含TiC颗粒增强涂层的研究

在碳钢基体表面预涂一定混合比例的钛铁和石墨,用钨极氩弧热源熔敷,使Ti元素和C元素在高温下原位反应,获得TiC颗粒增强的综合性能优异的铁基复合材料涂层;试验测试和分析表明,熔敷层中原位生成了TiC增强颗粒;熔敷层微观组织主要有珠光体、铁素体、马氏体、少量残余奥氏体、TiC颗粒等组成;涂层表面硬度达到了HRC55以上;越靠近熔覆层表面,硬度越高,具备良好的耐磨性能.

22MnB5热成形钢板钨极氩弧焊接性能

对采用钨极氩弧焊接工艺(TIG)的厚度为4mm的22MnB5热成形钢板的焊接性能进行了研究,分析了不同焊接参数下接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用直流TIG焊工艺,在其他焊接参数一定的条件下,当焊接电流为60A和100A时,所焊试件均出现焊接缺陷;焊接电流为80A时,焊接试件虽无宏观缺陷,但焊缝金属中出现魏氏组织。采用直流脉冲TIG焊工艺,在平均电流为60A时能够使焊接试件良好成形,试件焊缝及热影响区粗晶区、细晶区均为铁素体和珠光体的混合组织,热影响区内高温回火区由板条马氏体、下贝氏体及珠光体构成,低温回火区内碳化物呈粒状析出。随着距焊缝中心距离的增加,接头的显微硬度呈上升趋势,抗拉强度为631MPa,仅为母材的42.1%。

不等极弧结构永磁同步电机噪声和转矩特性

对转子采用表贴式不等极弧结构的车用永磁同步电动机的转矩和噪声特性进行综合分析.通过试验测得其在有风扇和无风扇负载运行时的噪声频谱,诊断噪声源的主要频率成分.根据离散傅里叶分解理论,推导出单极极弧系数不等和相等2种结构下转子磁动势的谐波分布,得到单极极弧系数不等结构电机主要电磁力波的幅值和频率.结果表明,单极极弧系数不等结构虽然有效地降低了齿槽转矩幅值,但同时引入了更多的转子磁动势谐波分量;当转子结构对称时,转子永磁体磁场只存在奇数次谐波,而当转子结构不对称时,不但会产生偶数次谐波分量,还可能会出现分数次谐波分量,使径向电磁力波幅值增大,从而导致电机振动噪声特性变差.通过有限元计算证实了理论推导的正确性,并总结了原方案电机电磁噪声较大的原因.