旋转磁场作用下电弧特性和电弧行为的研究

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1、摘要随着焊接技术在工业生产中的广泛应用，各生产厂家为了增强市场竞争力，越来越强烈要求降低成本，提高焊接生产效率。因此，高效、低成本的焊接方法已经成为焊接工作者研究的热点。而采用外加磁场控制焊接过程，具有附加装置简单、投入成本低、耗能少等特点，引起焊接工作者的重视。本文通过对电弧的特点进行深入研究，利用带电粒子在磁场中运动的理论，建立了磁场作用下电弧的稳态模型和电弧的动态模型，分析了磁场作用下电弧的运动行为和运动机制，对磁场作用下电弧的运动过程进行了数学描述，为研究旋转磁场作用下电弧特性和电弧的运动行为提供了坚实的理论基础。采用ANSYS有限元分析的方法，对各种情况下磁场的分

2、布情况进行了仿真和计算。分析了励磁线圈的形状、位置、励磁电流的大小、铁芯大小和导磁杆角度的变化等诸多因素对磁场分布的影响。为选择和设计科学、合理的外加旋转磁场发生装置提供了，理论上的支持。在上述理论分析和计算基础上，建立了一套旋转磁场作用下电弧特性和电弧运动行为研究的实验系统。主要包括性能优良的焊接电源，成本低廉的保护气体和简单实用、灵活方便的旋转磁场发生装置。在上述实验系统的基础上，通过大量的实验，证明了夕f加旋转磁场对TIG电弧的控制作用，并且得到了外加旋转磁场作用下电弧静特性和电弧运动行为的变化规律。为实现旋转磁场作用下MIG／MAG新工艺奠定一定的理论基础。本研究得

3、到国家自然科学基金项目(No．50205001)的资助。关键词旋转磁场；磁场分布；电弧特性；电弧运动行为北京工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeapplicationoftheweldingprocessintheindustry,inordertostrengthentheircompetition，manufacturersscreamforthelesscostandhigherefficiencyweldingprocess．Asaresult，thehighefficientandlow-costweldingprocesshasbeenther

4、esearchingfocusfortheweldingresearcher．Tocontroltheweldingprocesswithadditionalmagneticfieldhasmanyadvantagessuchasitsaffixtureequipissimple，thecostislow,anditconsumeslittleenergyetc．Allofthesecausestheweldingresearcher’Sextensiveinterest．Throughtheresearchforthecharacteristicofthearcandwi

5、mthetheoryabouthowthechargedparticlesmoveinthemagneticfiled，thestaticanddynamicmodelareestablishedinthispaper．Also，inthispaper，weanalysethemotionanditsmechanismofthemagneticcontrolarC，anddescribesitinmath．Theylayasolidfoundationtoresearchthecharacteristicofarcanditsmovementbehaviorunderrot

6、atingmagnetic．BasedonthefiniteelementsoftwareofANSYS，thedistributionofthemagneticfieldissimulated．Thefactorswhichaffectthedistributionofthemagneticfieldarediscussed，suchastheshapeandthe10cationoftheexcitationcoil．thevalueoftheexcitationcurrent．tllesizeofironcoreandthechangeoftheconductmagn

7、eticpole’Sangleetc．Theyprovidethetheoreticsupporttochoiceanddesigntheoccurrenceequipscientific．Basedonthetheoreticanalysisandsimulation，theexperimentsystemfortheresearchofthecharacteristicandmovementbehaviorofweldingarCunderrotatingmagneticfieldisestablished，i