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等离子弧焊接铝合金厚板接头显微组织与力学性能沿厚度方向的梯度特征
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作者 章朋田 王小伟 +3 位作者 龚康 仉恒毅 姜楠 隋彦涛 《焊接学报》 北大核心 2025年第7期107-113,120,共8页
针对大厚度铝合金焊接头强度不足的问题,提出了变极性等离子弧-钨极氩弧焊(variable polarity plasma arc-tungsten inert gas, VPPA-TIG)复合焊接工艺.为进一步验证VPPA-TIG复合焊的焊接质量,开展了厚度为17 mm的2219铝合金板焊接试验... 针对大厚度铝合金焊接头强度不足的问题,提出了变极性等离子弧-钨极氩弧焊(variable polarity plasma arc-tungsten inert gas, VPPA-TIG)复合焊接工艺.为进一步验证VPPA-TIG复合焊的焊接质量,开展了厚度为17 mm的2219铝合金板焊接试验,详细研究了焊缝厚度方向上的显微组织和力学性能分布特征,并通过显微组织分析揭示了强度分布特征的机理.结果表明,VPPA-TIG复合焊焊缝成形质量较好,内部冶金程度较高.焊缝熔合区硬度分布均匀,平均值为67.6±2.7 HV0.2;抗拉强度达到了母材的62.83%,而断后伸长率仅为24.81%.焊件厚度的增加扩大了熔池的散热面积,造成焊缝晶粒生长不充分,在界面区形成“蜿蜒”状微孔.微孔在受到拉伸载荷作用时将会继续生长,是影响焊缝拉伸强度的主要原因.进一步拓展了VPPA-TIG复合焊工艺应用范围,阐明了厚板焊接头强度失效的机理,为解决大厚度板材焊接提供理论和技术参考. 展开更多
关键词 铝合金 变极性等离子弧穿孔焊接 大厚度板材 力学性能 显微组织
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铝合金变极性等离子弧穿孔焊过程控制 被引量:15
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作者 韩永全 杜茂华 +2 位作者 陈树君 吴永军 石岩 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期93-96,共4页
分析了铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺特点,提出了通过对焊接参数的精确控制,实现变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺的方法,并将焊接电流、离子气流量和焊接速度确定为变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程的被调节参数.保... 分析了铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺特点,提出了通过对焊接参数的精确控制,实现变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺的方法,并将焊接电流、离子气流量和焊接速度确定为变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程的被调节参数.保持穿孔熔池上"热"和"力"的动态平衡是调节焊接参数的根本依据,是实现变断面试件自动焊接的关键所在.采用单片机为核心的控制器对焊接参数进行实时调节,动态保持穿孔熔池上热和力平衡,实现了变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺. 展开更多
关键词 极性等离子焊接 断面 控制
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变极性等离子弧穿孔熔池受力及焊缝成形稳定性 被引量:8
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作者 韩永全 郭龙 +2 位作者 陈树君 杜茂华 吴永军 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期83-86,共4页
通过YB005-01型压力变送器测定相同参数条件下正极性等离子电弧力大于反极性等离子电弧力,并建立了铝合金VPPA焊接穿孔熔池受力模型,分析了在不对称正、反极性等离子电弧力的作用下,穿孔溶池稳定性及其焊缝成形机理。同时进一步分析铝合... 通过YB005-01型压力变送器测定相同参数条件下正极性等离子电弧力大于反极性等离子电弧力,并建立了铝合金VPPA焊接穿孔熔池受力模型,分析了在不对称正、反极性等离子电弧力的作用下,穿孔溶池稳定性及其焊缝成形机理。同时进一步分析铝合金VPPA力学特性,掌握了焊接电流和离子气流量等重要焊接参数对其影响。经穿孔焊工艺实验,合理选择正、反极性电流幅值和离子气流量等参数,保持穿孔熔池热和力的平衡,为获取铝合金VPPA焊接稳定的工艺规范提供了理论支持。 展开更多
关键词 极性等离子 焊接工艺参数
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铝合金脉冲变极性等离子弧焊接工艺 被引量:10
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作者 春兰 韩永全 +1 位作者 陈芙蓉 洪海涛 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期29-32,130,共4页
研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA(variable polarity plasma arc,VPPA)焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 k Hz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲.以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法... 研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA(variable polarity plasma arc,VPPA)焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 k Hz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲.以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法,对其进行焊接试验,并通过焊接接头拉伸性能测试、显微相组织分析及断口扫描电镜等手段对铝合金的焊接质量和接头性能进行了分析.结果表明,由于高低频混合脉冲电流的周期性变化,对熔池产生搅拌、冲击作用,从而提高了焊接接头抗拉强度,细化焊缝晶粒组织,断口韧窝趋于均匀且密度增加,提高了铝合金焊缝质量. 展开更多
关键词 高低频脉冲调制 极性等离子 焊接工艺
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铝合金中厚板变极性等离子电弧焊(VPPA)焊接工艺的研究 被引量:11
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作者 沈江红 厉克勤 刘志华 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 1997年第3期40-42,共3页
目前我国宇航工业中大量的铝合金构件主要采用交流钨极惰性气体保护焊(TIG),用这种方法焊接铝合金不可避免地要产生气孔等焊接缺陷。本文主要介绍了一种新型的焊接方法──变极性等离子电弧焊工艺的特点以及用这种方法焊接LD10CS高... 目前我国宇航工业中大量的铝合金构件主要采用交流钨极惰性气体保护焊(TIG),用这种方法焊接铝合金不可避免地要产生气孔等焊接缺陷。本文主要介绍了一种新型的焊接方法──变极性等离子电弧焊工艺的特点以及用这种方法焊接LD10CS高强铝合金的试验研究。试验表明:该工艺方法具有能量密度高、穿透力强的特点,因此焊缝成形美观,焊接变形小,接头性能好,3~10mm板一次焊透,单面焊双面成形,焊接效率高。 展开更多
关键词 极性 铝合金 焊接 等离子 中厚板
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7075铝合金变极性等离子弧焊接头组织与性能 被引量:5
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作者 李国伟 韩永全 +1 位作者 陈芙蓉 李阳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期5-8,113,共4页
采用ER5183焊丝对厚度10 mm的7075铝合金进行变极性等离子弧焊,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试.结果表明,7075铝合金变极性等离子弧... 采用ER5183焊丝对厚度10 mm的7075铝合金进行变极性等离子弧焊,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试.结果表明,7075铝合金变极性等离子弧焊接头成形良好,无明显的熔合区;热影响区的组织粗大,焊缝处和热影响区的硬度分别为120.9和125.9;焊缝处的抗拉强度为367.6 MPa,约为母材强度的62.4%,为焊接接头的薄弱环节. 展开更多
关键词 极性等离子 7075铝合金 微观组织 力学性能
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铝合金变极性穿孔型等离子弧焊工艺的热源模型 被引量:3
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作者 卢振洋 王龙 +3 位作者 陈树君 薛忠明 于洋 蒋凡 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期87-91,117,共5页
选用包含面高斯热源和圆柱体热源模型的组合热源模型去模拟变极性穿孔型等离子弧焊工艺的温度场.通过大量的工艺试验,分析主要工艺参数对铝合金变极性穿孔型等离子弧焊成形的影响.借助有限元分析手段,在热源模型和实际工艺参数之间建立... 选用包含面高斯热源和圆柱体热源模型的组合热源模型去模拟变极性穿孔型等离子弧焊工艺的温度场.通过大量的工艺试验,分析主要工艺参数对铝合金变极性穿孔型等离子弧焊成形的影响.借助有限元分析手段,在热源模型和实际工艺参数之间建立了联系,并通过线性回归分析的方法将这种联系用数学方式表达出来.结果表明,变极性穿孔型等离子弧焊除了电流和行走速度外,离子气流量、钨极内缩量和喷嘴末端到工件表面的距离都是十分重要的工艺参数,对焊缝形貌特征影响很大. 展开更多
关键词 极性穿孔等离子 温度场 有限元 ANSYS
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高强铝合金脉冲变极性等离子弧焊接头组织与性能 被引量:5
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作者 李国伟 陈芙蓉 +1 位作者 韩永全 樊伟杰 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期27-30,共4页
采用脉冲变极性等离子弧焊对厚度10 mm的7075铝合金进行焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究植入脉冲对焊接接头组织及力学性能... 采用脉冲变极性等离子弧焊对厚度10 mm的7075铝合金进行焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究植入脉冲对焊接接头组织及力学性能的影响.结果表明,植入脉冲后焊接接头成形良好,由于高低频脉冲的周期性变化引起熔池液体强烈的搅拌作用,细化了焊缝的显微组织,强化相T相得到细化,提高了焊缝的抗拉强度和显微硬度,焊缝处的抗拉强度为397.9 MPa,约为母材强度的67.5%,比未植入脉冲时提高了5.13%,焊缝质量有所提高. 展开更多
关键词 脉冲极性等离子 7075铝合金 微观组织 力学性能
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变极性等离子弧焊接系统的研制 被引量:3
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作者 厉克勤 沈江红 +2 位作者 谢峰 胡明臣 张凌云 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期39-42,54,共5页
主要介绍了所研制的变极性等离子弧焊接系统 ,包括 :主弧电源、维弧电源、等离子焊枪、电源配套系统以及计算机控制系统等 ,对系统的设计和关键技术突破作了较为详细的阐述。采用该系统焊接了4mm、5mm、12mm厚铝合金试片和 5mm厚筒形结... 主要介绍了所研制的变极性等离子弧焊接系统 ,包括 :主弧电源、维弧电源、等离子焊枪、电源配套系统以及计算机控制系统等 ,对系统的设计和关键技术突破作了较为详细的阐述。采用该系统焊接了4mm、5mm、12mm厚铝合金试片和 5mm厚筒形结构件 ,焊缝内部质量符合QJ2 6 98— 95中I级接头要求 ,气孔符合MIL—STD— 2 2 展开更多
关键词 极性等离子 焊接系统 铝合金 国防工业
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2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝性能分析
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作者 姜祎 刘明 +1 位作者 吕耀辉 徐滨士 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期25-28,114,共5页
采用具有辅助压缩孔喷嘴结构的焊枪,在大电流高焊速的焊接工艺下制备了2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝,并分析了焊缝的组织和力学性能.由于辅助压缩孔对焊接电弧的压缩,使正面焊缝宽度变窄,背面焊缝宽度增加,并提高了两侧焊缝的余高... 采用具有辅助压缩孔喷嘴结构的焊枪,在大电流高焊速的焊接工艺下制备了2A12铝合金变极性等离子弧穿孔焊缝,并分析了焊缝的组织和力学性能.由于辅助压缩孔对焊接电弧的压缩,使正面焊缝宽度变窄,背面焊缝宽度增加,并提高了两侧焊缝的余高.焊缝内部以细小的等轴非枝晶结构为主,其强化相以Al2Cu为主,还有少量的S相.Al2Cu的形状及其分布状况决定了焊缝的力学性能,试验表明基体和焊缝的硬度差别不大,焊缝沿中轴线的显微硬度呈马鞍状分布,焊缝内部比较平缓,正反两侧焊缝的硬度分布波动较大. 展开更多
关键词 极性等离子 铝合金 穿孔焊缝 力学性能
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穿孔法变极性等离子立焊的收弧过程 被引量:3
11
作者 郭立杰 杨春利 +1 位作者 林三宝 沈鸿原 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期53-55,60,共4页
研究了穿孔法等离子弧焊的收弧规律。发现焊接电流、离子气流量和焊接速度对收弧过程影响较大。在收弧阶段采用适当焊接电流,增大送丝速度,减小离子气流量和焊接速度,以增加焊接热输入,可以实现收弧弧坑的填充。对于不同厚度的铝合金,... 研究了穿孔法等离子弧焊的收弧规律。发现焊接电流、离子气流量和焊接速度对收弧过程影响较大。在收弧阶段采用适当焊接电流,增大送丝速度,减小离子气流量和焊接速度,以增加焊接热输入,可以实现收弧弧坑的填充。对于不同厚度的铝合金,收弧阶段的规范参数有一最佳区间。研究了收弧坑的接头性能,其抗拉强度和伸长率均不低于中间焊缝。 展开更多
关键词 极性 等离子 铝合金
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铝合金变极性等离子弧焊接头力学性能研究
12
作者 刘金秋 李新梅 +2 位作者 张忠文 邹勇 杜宝帅 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第17期209-210,213,共3页
采用变极性等离子弧焊技术,选择ER5356焊丝对10 mm厚的5083和6061铝合金板进行焊接试验,对焊接接头的力学性能进行了测试分析。结果表明,焊接接头成型良好,没有裂纹、气孔等缺陷,抗拉强度可达母材的60%左右。拉伸试验和断口扫描观察表明... 采用变极性等离子弧焊技术,选择ER5356焊丝对10 mm厚的5083和6061铝合金板进行焊接试验,对焊接接头的力学性能进行了测试分析。结果表明,焊接接头成型良好,没有裂纹、气孔等缺陷,抗拉强度可达母材的60%左右。拉伸试验和断口扫描观察表明,5083比6061的焊接接头有更好的塑韧性。两者的断口形貌都以韧窝为主,而且韧窝底部可发现析出相的存在。 展开更多
关键词 铝合金 极性等离子 焊接接头
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变极性等离子电弧稳定性及其控制 被引量:11
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作者 韩永全 陈树君 +1 位作者 殷树言 宋成 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期18-20,114,共4页
以变极性等离子电弧稳定性机理及其控制方法为研究对象,自行研制了80C196KC单片机为控制核心,主电路为双逆变型电路拓扑结构的VPPA—1型变极性等离子焊接电源。重点分析小电流过零再引燃机理及其在大规范焊接条件下变极性等离子弧焊接... 以变极性等离子电弧稳定性机理及其控制方法为研究对象,自行研制了80C196KC单片机为控制核心,主电路为双逆变型电路拓扑结构的VPPA—1型变极性等离子焊接电源。重点分析小电流过零再引燃机理及其在大规范焊接条件下变极性等离子弧焊接系统及其电弧的稳定性。分别提出了在小电流焊接时通过程序设定方法将变极性等离子电弧由正极性变反极性之前提高过零电流,而大规范焊接条件下则控制过零电流的新观点,对科学认识变极性等离子电弧特性及其焊接过程控制有重要的指导意义。 展开更多
关键词 极性等离子焊接 形态
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2219铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺研究 被引量:2
14
作者 刘杰 姚君山 郭立杰 《航空制造技术》 2008年第8期74-77,共4页
通过典型不等厚度2219铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊焊接工艺试验,研究了VPPA立焊工艺特性和工艺参数对焊缝成形的影响,并评定了接头的综合性能,确定了接头的最佳焊接工艺。试验表明,采用匹配的工艺参数进行VPPA立焊,可形成稳定... 通过典型不等厚度2219铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊焊接工艺试验,研究了VPPA立焊工艺特性和工艺参数对焊缝成形的影响,并评定了接头的综合性能,确定了接头的最佳焊接工艺。试验表明,采用匹配的工艺参数进行VPPA立焊,可形成稳定穿孔效应和良好成形,其焊缝无任何气孔、夹杂,力学性能和接头质量高于TIG焊缝。 展开更多
关键词 2219铝合金 极性等离子 穿孔立焊
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变极性等离子电弧形态对电弧力的影响 被引量:8
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作者 韩永全 吕耀辉 +1 位作者 陈树君 殷树言 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期49-52,共4页
研究了变极性等离子弧焊接工艺中,电弧形态及力学行为随焊接过程变化的现象,提出了变极性等离子电弧力学行为随电弧形态的改变而变化的规律。通过高速摄像以及对电弧力和电流的同步检测,证实了联合型等离子弧在反极性时间内易形成双弧... 研究了变极性等离子弧焊接工艺中,电弧形态及力学行为随焊接过程变化的现象,提出了变极性等离子电弧力学行为随电弧形态的改变而变化的规律。通过高速摄像以及对电弧力和电流的同步检测,证实了联合型等离子弧在反极性时间内易形成双弧的事实。 展开更多
关键词 极性等离子焊接 形态
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穿孔等离子弧焊接中等离子云的检测 被引量:5
16
作者 单平 易小林 +1 位作者 胡绳荪 罗震 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期19-21,26,共4页
应用天体物理等离子鞘层理论的知识 ,分析金属板测量尾焰时产生电压和探针测量等离子云时产生电压的原因。当把探针放置在等离子云中 ,由于等离子体的特殊性 ,将在探针上产生了负电位 ,与工件电位差就是鞘层电压 ,并给出鞘层电压的计算... 应用天体物理等离子鞘层理论的知识 ,分析金属板测量尾焰时产生电压和探针测量等离子云时产生电压的原因。当把探针放置在等离子云中 ,由于等离子体的特殊性 ,将在探针上产生了负电位 ,与工件电位差就是鞘层电压 ,并给出鞘层电压的计算公式 ,通过分析发现 ,鞘层电压大小仅仅与检测处等离子体温度和成分有关。提出了一种用无电源探针检测等离子云的新方法 ,通过检测等离子云中探针上产生的鞘层电压是否为零来判断小孔是否形成。试验验证了鞘层理论在等离子弧焊接中应用的正确性 ,同时给出了探针放置的最佳位置。 展开更多
关键词 等离子焊接 穿孔 等离子 检测 尾馅电压 鞘层电压
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镁合金中厚板变极性等离子弧焊工艺 被引量:10
17
作者 沈勇 刘黎明 张兆栋 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1-4,39,共5页
以5mm厚变形镁合金AZ31B板材为主要研究对象,研究变极性等离子弧焊接镁合金的工艺特点,得到了合理的焊接参数变化区间,并在此基础上分析焊接工艺参数变化对焊缝成形及接头性能的影响。试验结果表明,镁合金变极性等离子弧焊的焊接参数变... 以5mm厚变形镁合金AZ31B板材为主要研究对象,研究变极性等离子弧焊接镁合金的工艺特点,得到了合理的焊接参数变化区间,并在此基础上分析焊接工艺参数变化对焊缝成形及接头性能的影响。试验结果表明,镁合金变极性等离子弧焊的焊接参数变化区间比较窄,受参数变化的影响较大。改变极性时宽比和阴极清理时间,不仅使工件的清理作用发生变化,而且对接头的抗拉强度产生一定的影响。通过合理选择焊接参数,可以获得理想的焊接结果,接头强度达到母材的90%以上。 展开更多
关键词 极性等离子 镁合金焊接 焊接规范参数
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变极性等离子电弧压力的径向分布 被引量:6
18
作者 姜祎 徐滨士 +1 位作者 吕耀辉 刘存龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期17-20,共4页
变极性等离子焊接过程中产生的电弧压力将直接影响到熔池的形态以及最后的焊缝成形,因此对其的研究有着十分重要的意义.关于电弧压力径向上的分布规律的探讨,对于电弧以及熔池的力学分析及数值模拟也具有现实的指导意义.利用U形压力计... 变极性等离子焊接过程中产生的电弧压力将直接影响到熔池的形态以及最后的焊缝成形,因此对其的研究有着十分重要的意义.关于电弧压力径向上的分布规律的探讨,对于电弧以及熔池的力学分析及数值模拟也具有现实的指导意义.利用U形压力计测量了不同焊接电流条件下的变极性等离子弧压力沿径向的分布,讨论了其分布规律,认为变极性等离子弧压力的径向分布仍然属于高斯分布,而不是双面指数分布.同时发现,电弧压力随着电流的增加而增长,但是增长幅度趋于缓和. 展开更多
关键词 极性等离子焊接 压力 U形压力计 径向分布
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变极性等离子电弧压力的影响因素分析 被引量:6
19
作者 姜祎 徐滨士 +1 位作者 吕耀辉 刘存龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期25-28,共4页
利用U形压力计测试了不同工艺参数条件下的变极性等离子焊接的电弧压力,利用正交试验测试了不同正极性电流、反极性电流、正反极性时间比和等离子气流量四种参数条件下的电弧压力.结果表明,电弧压力随着这些因素的增加而增加,而四种因... 利用U形压力计测试了不同工艺参数条件下的变极性等离子焊接的电弧压力,利用正交试验测试了不同正极性电流、反极性电流、正反极性时间比和等离子气流量四种参数条件下的电弧压力.结果表明,电弧压力随着这些因素的增加而增加,而四种因素对电弧压力影响的大小依次为:等离子气流量>正极性电流>正反极性时间比>反极性电流.分析原因,等离子气流量是通过冷却压缩提高电弧压力,压缩了电弧尺寸,而焊接电流则通过电磁压缩,但也提高了电弧半径.由于正反极性阶段电弧压力的差异较为明显,因此正反极性时间比对电弧压力也有显著的作用. 展开更多
关键词 极性等离子焊接 压力 U形压力计 正交试验
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穿孔等离子弧焊接热场和流场的数值模拟 被引量:12
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作者 张涛 武传松 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期87-90,117,共4页
考虑熔池和小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接热过程的三维瞬态模型.采用焓孔隙度法处理了凝固熔化过程中相变潜热以及动量损耗问题.基于流体体积函数法(VOF)对小孔界面实施追踪.对等离子弧焊从小孔形成到穿孔的瞬态演变行为、熔... 考虑熔池和小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接热过程的三维瞬态模型.采用焓孔隙度法处理了凝固熔化过程中相变潜热以及动量损耗问题.基于流体体积函数法(VOF)对小孔界面实施追踪.对等离子弧焊从小孔形成到穿孔的瞬态演变行为、熔池流场的动态变化过程进行了数值模拟.开展了穿孔等离子弧焊接试验,对数值模拟结果进行了试验验证.结果表明,计算得到的流场数量级符合实际,而且得到的熔合线走向与试验结果基本吻合. 展开更多
关键词 穿孔等离子焊接 小孔 流体流动 数值模拟
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