旋转磁场作用下电弧特性和电弧行为的研究

发布时间：2017-05-19 19:29

  本文关键词：旋转磁场作用下电弧特性和电弧行为的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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，证明了外加旋转磁场对 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。
【关键词】：旋转磁场 磁场分布 电弧特性 电弧运动行为
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG441
【目录】：

• 目 录5-3
• 摘 要3-4
• Abstract4-8
• 第 1 章 绪 论8-18
• 1.1 课题研究背景及课题意义8-9
• 1.2 磁场控制焊接技术的发展现状9-14
• 1.2.1 外加磁场控制的焊接技术特点9-10
• 1.2.2 外加磁场对焊接电弧的控制作用10-11
• 1.2.3 外加磁场对焊缝熔池金属的控制作用11-13
• 1.2.4 外加磁场对气体保护焊熔滴过渡的控制作用13-14
• 1.3 磁场对焊接电弧控制的研究现状14-16
• 1.3.1 外加横向磁场对电弧的作用14
• 1.3.2 外加纵向磁场对电弧的作用14-15
• 1.3.3 外加尖角磁场对电弧的作用15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第 2 章 磁控电弧的电弧模型及其运动机理分析18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 磁场作用下电弧的稳态模型18-19
• 2.3 外加磁场作用下电弧的运动行为19-22
• 2.3.1 烁亮区沿电弧截面圆周的旋转运动19-22
• 2.3.2 烁亮区的径向运动与轴向运动22
• 2.4 外加磁场作用下电弧的运动机理分析22-23
• 2.4.1 Ψ大于φ时电弧运动机理22-23
• 2.4.2 Ψ小于φ时电弧运动机理23
• 2.5 磁场作用下电弧的动态模型23-25
• 2.6 磁场作用下电弧运动过程的数学描述25-29
• 2.6.1 磁控电弧运动动态平衡方程式25-26
• 2.6.2 迎风面的法向量26-27
• 2.6.3 系数简化27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第 3 章 外加旋转磁场的产生和有限元分析30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 旋转磁场发生装置的设计和旋转磁场的产生30-33
• 3.2.1 旋转磁场发生装置的设计30-31
• 3.2.2 外加旋转磁场的产生31-32
• 3.2.3 旋转磁场的表示32-33
• 3.3 有限元方法简介33-34
• 3.4 外加旋转磁场的有限元分析34-47
• 3.4.1 外加旋转磁的磁场分布计算模型34-35
• 3.4.2 励磁线圈安装位置对磁场分布及大小的影响35-39
• 3.4.3 铁芯中心位置对磁场分布的影响39-42
• 3.4.4 励磁电流对磁场分布及大小的影响42-44
• 3.4.5 铁芯直径对磁场分布及大小的影响44-46
• 3.4.6 导磁杆角度对磁场分布及大小的影响46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第 4 章 旋转磁场作用下电弧特性和运动行为研究的实验装置48-54
• 4.1 引言48
• 4.2 性能优良的焊接电源48
• 4.3 结构简单的磁场发生装置48-49
• 4.4 磁场检测设备49-51
• 4.5 高速摄像系统51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第 5 章 旋转磁场作用下电弧特性和电弧行为的试验研究54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 旋转磁场作用下电弧静特性的研究54-57
• 5.2.1 试验方案54
• 5.2.2 试验结果与分析54-57
• 5.3 旋转磁场作用下电弧形态和运动行为的研究57-60
• 5.3.1 实验方案57
• 5.3.2 实验结果及分析57-60
• 5.4 本章小结60-62
• 结 论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张顺善;双丝间接电弧焊电弧特性及熔滴过渡研究[D];山东大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 焦方龙;氩弧焊磁控电源研制及工艺试验[D];沈阳工业大学;2010年

2 王哲情;磁控电弧传感器有限元分析及优化设计[D];湘潭大学;2011年

3 吕东旭;高压断路器气流场与旋转磁场研究[D];沈阳工业大学;2012年

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本文编号：379649