橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)焊接電弧的影響.pdf

1、焊接電弧是一種等離子體，具有與外部磁場(chǎng)的可作用性，因此可利用外加磁場(chǎng)與焊接電弧之間的洛倫茨力來改變電弧的形狀和位置，或者是控制電弧的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到提高焊接速度、改善焊縫成形、減少氣孔、抑制熱裂紋、細(xì)化晶粒等目的。傳統(tǒng)的外加磁場(chǎng)形式主要包括橫向磁場(chǎng)，縱向磁場(chǎng)和尖角磁場(chǎng)等幾種，勵(lì)磁方式大多采用直流、交流以及低頻脈沖勵(lì)磁等。本文在綜合考慮磁控效果、氣體保護(hù)效果、磁控穩(wěn)定性和工程實(shí)用性的基礎(chǔ)上，根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，設(shè)計(jì)了一種橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置，并將該

2、磁場(chǎng)應(yīng)用于TIG焊和MAG焊接過程，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小和勵(lì)磁轉(zhuǎn)換頻率來控制電弧形態(tài)及其運(yùn)動(dòng)行為，以期達(dá)到改善焊接工藝的目的。主要研究內(nèi)容如下： ⑴利用Matlab軟件分析了電極磁場(chǎng)和電極磁場(chǎng)力的特點(diǎn)，并給出了焊接電流和電極長度對(duì)電極磁場(chǎng)的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)焊接電弧的力學(xué)分析，揭示了橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下焊接電弧的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，并進(jìn)一步從理論上給出了勵(lì)磁電流和勵(lì)磁轉(zhuǎn)換頻率對(duì)電弧形態(tài)及運(yùn)動(dòng)行為的作用特點(diǎn)。 ⑵借助高速攝

3、像等手段，分析了橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)TIG焊電弧形態(tài)及其運(yùn)動(dòng)行為的影響規(guī)律，并研究了磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)電弧電壓和焊縫成形的作用特點(diǎn)。通過分析電弧熱和電弧力在工件上的分布特點(diǎn)，建立了橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下TIG焊電弧對(duì)工件的加熱模型。試驗(yàn)結(jié)果表明，合理匹配磁場(chǎng)參數(shù)能夠獲得不同形態(tài)的焊接電弧和不同尺寸的焊縫。 ⑶將橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引入到98％Ar+2％O2保護(hù)的射流過渡MAG焊接過程中，研究了磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)電弧旋轉(zhuǎn)速度、可見弧長、電弧偏角和焊縫成形的作用特點(diǎn)