橫向旋轉(zhuǎn)磁場對焊接電弧的影響.pdf

1、焊接電弧是一種等離子體，具有與外部磁場的可作用性，因此可利用外加磁場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動，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)的外加磁場形式主要包括橫向磁場，縱向磁場和尖角磁場等幾種，勵磁方式大多采用直流、交流以及低頻脈沖勵磁等。本文在綜合考慮磁控效果、氣體保護(hù)效果、磁控穩(wěn)定性和工程實用性的基礎(chǔ)上，根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，設(shè)計了一種橫向旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置，并將該

2、磁場應(yīng)用于TIG焊和MAG焊接過程，通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小和勵磁轉(zhuǎn)換頻率來控制電弧形態(tài)及其運動行為，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和電極磁場力的特點，并給出了焊接電流和電極長度對電極磁場的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過對焊接電弧的力學(xué)分析，揭示了橫向旋轉(zhuǎn)磁場作用下焊接電弧的運動機(jī)理，并進(jìn)一步從理論上給出了勵磁電流和勵磁轉(zhuǎn)換頻率對電弧形態(tài)及運動行為的作用特點。 ⑵借助高速攝

3、像等手段，分析了橫向旋轉(zhuǎn)磁場對TIG焊電弧形態(tài)及其運動行為的影響規(guī)律，并研究了磁場參數(shù)對電弧電壓和焊縫成形的作用特點。通過分析電弧熱和電弧力在工件上的分布特點，建立了橫向旋轉(zhuǎn)磁場作用下TIG焊電弧對工件的加熱模型。試驗結(jié)果表明，合理匹配磁場參數(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，研究了磁場參數(shù)對電弧旋轉(zhuǎn)速度、可見弧長、電弧偏角和焊縫成形的作用特點