《高能量焊接電弧的形成機理及其物理屬性的研究》是依託北京工業大學，由宋永倫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高能量焊接電弧的形成機理及其物理屬性的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋永倫
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究一種具有高能量密度的超常電弧放電模式。在原鎢極惰性氣體保護焊（GTAW）條件下，提出以多電極並聯聚束為特徵、能增強電弧自磁收縮和氣體熱電離效應為主導機理的物理結構，建立提高氣體的電離度、獲得較高電子密度和電弧溫度的放電環境，實現電弧能量密度的提高；同時探討高能量密度電弧與高頻能量的耦合效應及其焊接工藝特性。本項目研究結果對傳統的焊接電弧的能量、焊接控形與控性的工藝性能兩方面都將得到顯著提升，為開拓電弧這一極為普適的工業熱源的潛在能力提供理論與套用的基礎。
結題摘要
提出了能增強電弧“自磁收縮”為主導機理的焊接電弧新型結構，實現了三種形式的高能量密度電弧模式：（1）電流頻率為千赫茲級的能量耦合型複合脈衝電弧。其能量密度是傳統同類電弧的2倍左右，能有效增強對熔池的攪拌、細化結晶和氣體的逸出，在高強鋁合金焊接的套用中，提高了焊接速度，降低了焊縫氣孔率，改善了接頭的綜合性能；（2）通過限制電極端的導電面積和位置，使電弧強制收縮，其能量密度是傳統同類電弧的4倍左右，電弧力隨著電流的增大呈平方關係上升，使對接焊縫的“深寬比”和焊接速度均為傳統電弧的3倍或以上。（3）三電極並聯結構的聚束電弧，其能量密度是傳統同類電弧的5倍或以上，電弧弧柱的電子密度達到了10E+18cm-3,產生了氬的二次電離（ArIII, 28.1 eV ），其能量密度等相關的熱物理特性處於當前焊接電弧（包括其他工業電弧）的前沿和高端，在中厚板高強材料的焊接試驗和套用中已取得初步成果。 本項目工作實現了對傳統電弧能量密度的顯著提升，探索了超常焊接電弧的物理性質和形成機理，提供了三種高能量密度結構的新型焊接電弧模式及其特徵數據，提升了傳統焊接電弧的“電、熱、力”物理屬性，提高了電弧能量分布與傳遞的可控性，並為實現新一代焊接電弧同時具備“控形”與“控性”的功能提供了工業套用的途徑。
