分享到:

焊接电弧形态和电弧温度场

前言 焊接电弧是一种强烈的、持续的气体放电现象,属于局部低温等离子体范畴。名的行为、特性和物理过程的研究,随着焊接技术的迅速发展,正在逐步深入〔3〕、〔4〕、【7〕。由于焊接电弧体积小;温度梯度大;过程反应十分剧烈;加上强烈弧光的干抚,使得研究工作遇到很大困难,进展缓慢。有人应用麦克斯韦方程、广义欧姆定律等试图将电弧等离子体中电、磁、热的多种现象联系在一起进行理论计算〔1〕、〔4〕,但由于受复杂的边界条件的限制,很难正确地描述焊接时电弧的其实行为,目前尚未取得满意的结果。近年来,国内外应用激光测试技术此较系统地研究了电弧的物理过程,对一些主耍的困难向题,有新的突破,取得了可喜的进展[2〕、〔6〕、〔7〕。 本文的研究工作主耍包括以下几个方面: 1.设计一种专门的光路,摄取不同规范参数下的电弧形态,利用图象处理方法,找出它们之间的变化规律; 2.提出主要规范参数对电弧形态影响的数学表达式,为简化工艺试验,优选规范参数进行探索;3....  (本文共10页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于图像法的脉冲GTAW电弧光谱诊断

脉冲TIG焊接工艺在生产中应用广泛,但对其电弧物理特性的认识仍很有限。本文利用图像法对脉冲TIG电弧进行了光谱诊断,系统地研究了脉冲TIG电弧的温度分布。建立了电弧光谱图像采集系统,系统包括高速摄像机、干涉滤光片、中性减光片和成像透镜等。与传统的光谱仪扫描方法相比,该系统结构简单,具有较高的时间和空间分辨率。基于Bockasten三次多项式插值方法,开发了Abel逆变换算法,恢复了电弧径向发射系数分布。用Matlab编写了数据处理程序,实现了去背景、对称化、滤波、Abel变换和温度计算等处理功能。采集了定点直流TIG电弧光谱图像进行诊断,电流为200A时电弧最高温度达到了22000K,最大电子密度达到了2×1017cm-3,与光谱仪诊断结果一致。当焊接电流从100A上升到200A,电弧最高温度从21000K增大到22300K,但增大的趋势逐渐平缓;弧长变化不影响电弧最高温度,只影响电弧温度场形态;计算了30°、60°和90°钨极...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏科技大学
江苏科技大学

双缆式十四丝GMAW焊接电弧的数值模拟研究

双缆式十四丝GMAW是在双丝GMAW的基础上发展起来的一种高效、节能且优质的创新型焊接方法,由于目前对双缆式十四丝GMAW的研究还处于初级阶段,对此新型焊接方法的电弧行为机理仍不明确,阻碍了其工程应用。本文基于流体力学软件FLUENT,对比研究了双丝GMAW和双缆式十四丝GMAW焊接过程中电弧行为的数值分析研究,同时利用高速摄像技术对数值模拟结果进行验证,获得了双缆式十四丝GMAW电弧行为的机理。首先,本研究建立了三维双丝GMAW电弧数值模型,对双丝GMAW在不同焊接电流、不同保护气体流量、不同双丝间距以及非等流情况下的焊接电弧的温度场、速度场以及压力场分布进行了研究。结果表明:当焊接电流增大时,电弧最高温度、等离子流速度和压强也随之不断增大,同时工件表面处的电流密度和压强也随着电流的增大由双峰向单峰转变。当保护气体流量增大时,焊丝端部阳极处的最高温度、速度以及压力均呈现先增大到一定程度后又有稍微降低的趋势,工件表面处的电流密度...  (本文共96页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

316LN不锈钢窄间隙TIG焊电弧特性与熔池行为的数值模拟

316LN不锈钢是一种核电领域常用的结构材料,实现其厚壁产品的窄间隙焊接能够在提高效率的同时避免焊接变形大,焊缝耐腐蚀性差等问题。然而窄间隙焊接的可控参数众多,对侧壁、层间未熔合缺陷的敏感,且返修困难。为了保证焊接质量,焊接参数需要达到合理的配置。本课题对316LN窄间隙TIG焊接的电弧特性和熔池行为开展了数值模拟研究,旨在深入认识窄间隙TIG焊的基本物理过程,为焊接工艺的制定提供理论支撑。首先通过对平板对接和窄间隙坡口中的TIG电弧特性进行数值模拟,对比分析了窄间隙坡口对电弧特性的影响。在窄间隙坡口中,由于保护气体走向变化带来的压缩作用使电弧高温区面积扩大,等离子体与阳极壁面对流换热更加充分,电弧热效率得到了提高。等离子体轴向流动速度的加快使阳极表面电弧压力相比平板对接增加了50%以上。坡口底部形状引起电流线走向变化,使阳极表面的电流密度偏离高斯分布。再结合窄间隙TIG焊接过程的特点,考察了空间位置、阳极表面形状和焊接参数对电...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏科技大学
江苏科技大学

非熔化极焊接电弧仿真研究

非熔化极电弧焊接具有无飞溅,焊接质量好等优点,但是焊接效率低,熔敷效率慢等制约了其发展。钨极氩弧焊接与等离子弧焊作为非熔化极电弧焊,其焊接电弧却有着较大的能量密度差距。等离子弧焊电弧是在钨极氩弧焊接的基础上发展起来的,具有较高的能量密度、等离子流力,可以实现单面焊双面成形,具有较高的焊接效率、熔敷效率,因此具有广泛的前景。由于穿孔型等离子弧焊焊接过程中的小孔难以控制,使得其应用受到约束。焊接电弧作为焊接过程中的热源与力源,对焊接过程中小孔的形成与熔池的形貌有着重要的作用,所以对等离子弧焊过程中电弧的传热及传质影响的研究非常必要。本文对自由电弧与等离子弧焊电弧进行数值模拟,同时利用高速摄像技术对电弧形态与热丝下熔滴过渡分析,以确定其传热及传质情况。根据流体力学中的质量连续、动量守恒、能量守恒及磁矢量分量方程,建立二维轴对称自由电弧数学模。对自由电弧的温度场、电磁场、流场等进行了分析,与采用麦克斯韦方程组文献结果进行对比,结果表明二...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

沈阳工业大学
沈阳工业大学

高频电磁双脉冲TIG焊电弧行为研究

钨极惰性气体保护弧焊(简称TIG焊)作为一种重要的焊接方法以其稳定的焊接电弧,优质的焊接成形,通用于各种金属连接,并属于非熔化极引弧过程无飞溅,但其电弧能量不集中,使得焊缝熔深浅(通常只能用于薄板焊接),焊接效率低等问题目前尚未得到圆满解决。焊接工作者针对其特点做了很多改进,如活性剂TIG焊、热丝TIG焊、超音频TIG焊等,然而其仍有其各自的局限性。如活性剂TIG焊的焊剂污染问题,热丝TIG焊不能用于铜、铝焊丝问题、超音频TIG焊的焊接电流小并且设备昂贵等问题。本文在阅读大量文献与前期大量实验的基础上,分析了TIG焊接电弧的特点,继而提出施加外加高频纵向磁场可以使电弧产生“压缩效应”,配合高频电流焊接设备更能提高焊接电弧能量,增大焊缝熔深的创新工艺;此种工艺附加装置成本低,体积小,使用方便,而且能够改善电弧形态与电弧行为。论文围绕这种新工艺主要进行了以下几方面的工作:论文提出一种电、磁双脉冲钨极氩弧焊接设备实现了大参数范围的电脉...  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>