电弧气体中CO_2含量对大功率激光复合焊等离子体及熔深影响的研究

文中采用大功率CO_2激光-熔化极电弧复合焊,以12 min厚船用E级钢板为试样进行堆焊,通过在电弧气体Ar中加入不同体积分数的CO_2,研究CO_2含量对激光电弧复合焊等离子体及焊缝熔深的影响。试验结果表明,电弧气体CO_2体积分数为15%与25%时,焊接过程等离子体比5%CO_2时有所减小;与此同时焊缝熔深有所增加。15%CO_2,25%CO_2时,焊缝熔深与5%CO_2相比分别增加3%,5.1%;25%CO_2时,焊缝熔深与15%CO_2相比增加2%。

光学测试平台在气体电弧测试中的应用研究

断路器是保障电力网络安全和可靠的重要设备,气体断路器开断电流时产生开关电弧,燃弧过程是一个时间尺度毫秒级且伴有复杂物理、化学反应的高温暂态过程。受其高温、瞬态特性的制约,在对开断过程气体电弧的研究中,可成熟应用于关键参数测量的方法相对有限。为构建更为精准可靠的电弧模型并开展相关计算,需要获得电弧等离子体在不同条件下的行为机理和关键微观参数,因此需对气体电弧微观参数的测试技术进行进一步的研究。该研究基于XIHARI气体电弧关键参数测试平台,介绍了纹影法和发射光谱法在电弧测试装置上的应用,对比了不同测试方法的原理和适用范围并搭建了相应的光学测试平台,为光学诊断方法在气体断路器开断过程燃弧机理和行为模式研究的应用提供了参考与支撑。

气体电弧在不同气体介质中电子数密度的汤逊散射诊断研究

随着“双碳”政策的提出,对于环保型SF6替代气体的探索受到了越来越广泛的关注,各类气体的绝缘特性是我们关注的一个重要参数。但是由于电弧的不稳定性,断路器中电弧放电的电子数密度很难被测量,且电弧电子数密度又是确定断路器开断成功与否的重要参数。汤逊散射作为一种等离子体的光学诊断方法,具有无需基于平衡态假设且精度较高的优点。文中利用汤逊散射的方法成功测量了,在250 A、200 V的条件下通过拉弧形成的电弧,在空气、N_(2)、CO_(2)、SF_(6)四种不同气体中的径向电子数密度的分布。发现在燃弧阶段,4种气体介质中电弧的径向电子数密度分布差别不大,电弧中心的电子数密度在1×10^(23)m^(-3)左右,电弧边界的电子数密度约为6.0×10^(22)m^(-3);整体而言,SF6的径向电子数密度要小于空气的,这与SF6的强电负性有关。

发射光谱法诊断空气电弧的稳态电子密度分布

空气电弧是一种常见的等离子体,对其稳态阶段的微观参数进行研究,对准确把握等离子体内部的反应机制有重要意义。发射光谱法是一种成熟的诊断等离子体电子密度的技术,具有非接触式测量、瞬态探测、灵敏度高、响应速度快、仪器简单等优点。文中以H_(α)656.28 nm谱线做特征谱线,以石墨为电极材料在250 A、200 V的条件下对空气电弧进行发射光谱的测量,对实验获得的发射光谱作阿贝尔反变换和佛克脱线型拟合,反卷积得到斯塔克展宽,最终获得空气电弧电子数密度的径向分布。同时利用汤姆逊散射法测量相同参数条件下空气电弧的电子数密度以验证发射光谱法测量结果的正确性,经验证两种方法的测量结果具有良好的一致性。该实验为空气电弧等离子体电子数密度的测量提供了参考思路和方法。

直流氢气-氮气混合气体电弧开断过程实验研究

对纯铜双触头结构下氢气混合气体电弧与氮气电弧特性进行研究,在直流回路中,采用可拆、透明及密封的灭弧室,触头直径为18 mm,触头额定开距为1.5 mm,通过高速图像观测系统捕捉触头分断过程中的电弧形态,同时对电弧电压与电流进行测量。研究不同电流下电弧电压、电弧形态、电弧功率以及电阻特性,分析直流电弧的演变过程,并对每个阶段进行定义,分析每个阶段的特点;寻找电弧熄弧时间与气体的扩散系数和电流之间的关系。最后比较不同灭弧介质对开关开断能力的影响。实验结果及理论分析表明,氢气混合气体熄弧特性比氮气优越,与其气体扩散系数和导热系数呈正比。

保护气体对双丝旁路耦合电弧GMAW熔滴过渡行为影响的检测与分析

双丝旁路耦合电弧GMAW是一种新型高效的焊接方法,在实现高熔敷率的同时,可以显著降低母材的热输入.采用被动式视觉传感的方法对双丝旁路耦合电弧GMAW焊接熔滴过渡的行为进行高速摄像采集,获得不同形式下的熔滴过渡过程并进行对比分析.结果表明:当保护气体为纯氩气时,旁路熔滴尺寸较大且难以向熔池过渡;当保护气体为φ(Ar)=80%和φ(CO2)=20%的混合气体时,由于CO2中氧元素的引入改变旁路熔滴表面的受力形式,使得旁路熔滴尺寸明显减小,熔滴过渡形式转变为稳定的射滴过渡,并且焊缝成形较好.

活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察

利用高速数字摄相机对涂敷活性剂与不涂活性剂条件下的熔池表面流体流动形态及等离子体行为进行观察。利用X射线实时焊缝数字观察系统,用钨粒子示踪法测试熔池流体流动的规律。试验结果表明,活性剂使电弧收缩、改变熔池流体的流动方向并使流体流动速度加快,有活性剂时的涡流流动速度比无活性剂的涡流流动速度增加4倍,强烈的熔池流体向内对流是活性剂钨极惰性气体保护电弧焊熔深增加的主要原因,验证了数值模拟得到的结果。

基于能量最小原理的熔化极气体保护电弧焊短路过渡液桥形状动态模型

基于能量最小原理,建立了熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,GMAW)短路过渡液桥形状动态变化的模型。在一定的假设条件下,以电磁力、表面张力、重力共同作用下的液桥某体积元上具有的能量(势能)最小,建立GMAW短路过渡液桥形状动态变化的模型,结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行仿真计算,并在此基础上进一步进行模型的试验验证和模型的误差分析。研究结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素。

外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型

在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场 GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式 ,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型 .该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用 ,使之更能接近外加纵向磁场 GTAW焊接的实际 。

基于电弧光谱的钢熔化极惰性气体保护焊质量判识

通过对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)电弧光谱分布进行采集,研究其光谱分布的基本特征,并基于光谱分布的分析,通过预设干扰因素,对不同特征谱段光谱信号随焊接过程的变化进行采集,寻求MIG焊接质量在线光谱测控的理论依据和工程实现。研究结果表明,MIG焊电弧光谱在不同谱段存在金属谱线和Ar谱线聚集区。在不同弧长下的不同熔滴过渡形态,其光谱信号在特征谱段得到明显反映,电流变化引起的焊道变宽也有很好的特征信号;不同干扰因素引起的焊接缺陷,在焊接电弧光谱信号不同谱段的分布和变化规律不同,通过对特征谱段信息的采集,可以获得关于焊接过程信息的特征信号,从而实现对MIG焊接质量的分类判识。

新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺

应用高效的气体保护熔化极电弧焊焊接铝合金薄板时,容易出现熔池下塌、烧穿等焊接缺陷。新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺通过控制负极性比率能够降低电弧输入熔池的热量,从而在保持高效焊接的基础上稳定焊接质量。介绍了新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺控制焊缝成形的效果,阐述了这种新型冷焊工艺的两种控制模式及电弧运动过程。

基于方差分析法的C-276合金脉冲电流自动化钨极气体保护电弧焊参数优化

优化C-276合金脉冲电流自动化钨极气体保护电弧焊参数有着重要的意义。采用田口方法,设计了拥有4个焊接参数(脉冲电流、基值电流、脉冲电流占空比和脉冲频率),3个水平等级,9组实验方案的正交实验,利用方差分析每个焊接参数的贡献百分比。实验结果表明,当脉冲电流、基值电流、脉冲电流占空比和脉冲频率分别为165 A、77 A、60%和5 Hz时,焊件具有最大的熔深。

环保焊枪吸烟对小电流CO2气体保护电弧焊的影响

采用环保焊枪进行了小电流二氧化碳气体保护电弧焊平焊位置焊接,通过分析焊接过程中电弧形貌、电流电压和熔滴过渡方式变化以及焊缝成形、焊缝金属拉伸力学性能和X射线探伤结果,评估了吸烟功率变化时的吸烟效果以及吸烟行为对于焊接过程和焊缝质量的影响规律.结果表明,使用环保焊枪可以显著降低小电流二氧化碳气体保护电弧焊时飘散在周围空间中的焊接烟尘.吸烟过程虽然使得短路过渡熔滴频率略有增加,悬挂熔滴和电弧的稳定性略为变差,但对焊缝成形和焊接缺陷都无影响,焊缝金属屈服强度略有减小,抗拉强度略有增加.

CO_2气体保护电弧焊焊接过程飞溅的控制

本文简要介绍了 CO2 气体保护电弧焊的特点及熔滴过渡形式 ,在此基础上综述了对 CO2 气体保护电弧焊飞溅多、成型不好等缺点的解决办法 ,如 :早期的控制焊接工艺参数 ,在焊接回路中加入电感、改善焊接材料及现在研究较多的波形控制法等。

薄板在CO_(2)气体保护焊电弧作用下的温度场模拟分析

随着模拟焊接工艺的完善提升,各类新型焊接操作方法逐步得到了市场的认可。支座焊接组件CO_(2)气体保护焊是当前重要的焊接工艺方法。传统的CO_(2)气体保护焊接模拟方式的研究操作方法少,基于CFD技术应用,借助薄板在CO_(2)气体保护焊电弧作用保护条件下,加强焊接温度的整体分布合理性。按照CO_(2)气体保护焊焊接速度,结合焊接工艺进行能量分布水平的提升,调整过渡操作形式,结合模型所具有的特殊焊接工艺和标准,确定薄板的焊接电弧作用水平,分析不同温度下的模拟温度场变化,从焊接操作方式入手,结合相关的操作条件,分析焊接参数和温度控制模拟的办法。

基于非熔化极惰性气体保护电弧焊的铝合金车身维修研究

基于提高铝合金车身维修水平的目的,从焊接工艺视角出发,提出将非熔化极惰性气体保护电弧(Tungsten Inert Gas,TIG)焊应用于铝合金车身维修,着重分析非熔化极惰性气体保护电弧焊工艺中焊接速度和焊接峰值电流对焊缝形貌的影响。结果表明:车身焊缝熔深受焊接速度的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大;熔深受峰值电流变化的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大。建议车身维修期间,设定TIG焊接速度为10~12 mm/s,峰值电流为180~200 A。另外,针对TIG焊接在铝合金车身维修中的应用给出了一些指导性建议。

二氧化碳气体保护电弧焊工艺在地连墙施工中的运用

概述了某轨道交通车站结构工程的工程概况和主要技术要求,介绍了施工作业条件和相关参数要求。着重阐述了二氧化碳气体保护电弧焊工艺在地连墙施工中运用的质量目标和施工组织工作。实践表明,二氧化碳气体保护电弧焊工艺相对于传统的焊条电弧焊具有很强的优越性,是一种节材、节能、少尘、少烟的环保技术。

MinarcTigTM——新一代钨极惰性气体保护电弧焊焊机

在最近的德国埃森焊接与切割展会上，芬兰肯比焊接设备制造公司推出与2001年开发的Minarc MMA焊接同样大小和重量的一种MinarcTig^TM180手工TIG焊机。

CO_2气体保护电弧焊在T型对接焊缝中的应用

只要在焊接设备、焊接参数、焊接材料、保护气体、焊工水平五大方面把好关,CO2气体保护电弧焊一定能够应用于锅炉的生产制造,并取得良好的焊缝质量。

熔化极气体保护电弧焊焊接电流上限控制

熔化极气体保护电弧焊鉴于其效率高、成本低、变形小及抗冷裂性能好等诸多优点,在焊接领域得到了普遍运用,特别是近十年来在国内得到迅猛发展。但在实际操作当中,在焊接量大的时候,由于操作者希望提高焊接效率,往往用大电流焊接。而大电流焊接给焊缝的内外在质量上埋下了巨大的隐患,怎样去控制焊接电流的上限呢?本文根据生产实际经验,利用焊机特性采取了控制方法,取得了一定的效果。