横向旋转磁场对焊接电弧的影响

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1、摘要摘要焊接电弧是一种等离子体，具有与外部磁场的可作用性，因此可利用外加磁场与焊接电弧之间的洛伦茨力来改变电弧的形状和位置，或者是控制电弧的运动，达到提高焊接速度、改善焊缝成形、减少气孔、抑制热裂纹、细化晶粒等目的。传统的外加磁场形式主要包括横向磁场，纵向磁场和尖角磁场等几种，励磁方式大多采用直流、交流以及低频脉冲励磁等。本文在综合考虑磁控效果、气体保护效果、磁控稳定性和工程实用性的基础上，根据电机学原理，设计了一种横向旋转磁场发生装置，并将该磁场应用于TIG焊和MAG焊接过程，通过调节励磁电流的大小和励磁转换频率来控制电弧形态及其运动行为，以期达到改善焊接工艺的目的。利用Matlab软件分

2、析了电极磁场和电极磁场力的特点，并给出了焊接电流和电极长度对电极磁场的影响规律。在此基础上，通过对焊接电弧的力学分析，揭示了横向旋转磁场作用下焊接电弧的运动机理，并进一步从理论上给出了励磁电流和励磁转换频率对电弧形态及运动行为的作用特点。借助高速摄像等手段，分析了横向旋转磁场对TIG焊电弧形态及其运动行为的影响规律，并研究了磁场参数对电弧电压和焊缝成形的作用特点。通过分析电弧热和电弧力在工件上的分布特点，建立了横向旋转磁场作用下TIG焊电弧对工件的加热模型。试验结果表明，合理匹配磁场参数能够获得不同形态的焊接电弧和不同尺寸的焊缝。将横向旋转磁场引入到98％Ar+2％02保护的射流过渡MAG焊

3、接过程中，研究了磁场参数对电弧旋转速度、可见弧长、电弧偏角和焊缝成形的作用特点，建立了横向旋转磁场作用下MAG焊电弧对工件的加热模型。最后通过对液流束的受力分析，研究了旋转磁场作用下的MAG焊熔滴过渡特点。关键词旋转磁场；磁旋弧；焊接电弧；电极磁场；TIG；MAG；本研究得到国家自然科学基金项目(No．50205001)的资助AbstractWeldingarcisakindofplasma，iteffectstheoutsidemagneticfield，thuswecanusetheLorentzforcewhichcomesfromtheoutsidemagneticfieldandt

4、heweldingarcinteractingeachothertoaltertheshapeandthepositionofthearc，orcontrolthemovingofthearc，whichiscalledthetechologyofmagneticcontrolofwelding．Conventionalmagneticfieldformusedinweldingtechnologyincludinghorizontalmagneticfield，verticalmagneticfieldandsharp-angledmagneticfield,mainlyexcitedby

5、DC，ACandpulseexcitation．Consideredtheprojectusability，gasprotecteffectandmagnetismcontrolthestability,Accordingtoelectricalmotorprinciple．Anewdeviceforgeneratingrotatingmagneticfieldisdesigned；itwillbeusedonTIGandMAGweldprocess．whichwillcontrollingweldingarcmovingandshapethroughchangeexcitingcurren

6、tandfrequent．Theaimofitistoimprovetheweld珥Dce昭．UsingtheMatlab，thefeatureoftheelectrodemagneticfieldandtheelectrodemagneticfieldforceisanalysed．Andtheweldingcurrentandtheelectrodelengthtotheelectrodemagneticfieldinfluencerulehavegiven．Throughthestressanalysisofweldarc，themechanismofweldarcmotionhasr

7、ecoveredunderinteractofrotatingmagneticfieldandtheelectrodemagneticfield．Researchthetheoryofarcrotatingradiusbychangeexcitingcurrentandfrequent．Themovementruleandshapeofthe"rigweldingarjcunderhorizontalrota