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真空灭弧室内电弧形态演变研究

广东电力 2024年第6期37卷 104-110页

作者：马丽婷赵一鉴邢喜超董华军大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028 大连科技学院交通与电气工程学院辽宁大连116052

真空灭弧室内电弧形态演变会影响灭弧室内部各物理场的变化以及真空灭弧室的使用寿命。为了精确划分1个分闸周期内电弧形态的演变阶段并描述各阶段电弧形态特征,利用Labview平台的图像处理技术对高速相机采集到的电弧图像进行图像降噪... 详细信息

真空灭弧室内电弧形态演变会影响灭弧室内部各物理场的变化以及真空灭弧室的使用寿命。为了精确划分1个分闸周期内电弧形态的演变阶段并描述各阶段电弧形态特征,利用Labview平台的图像处理技术对高速相机采集到的电弧图像进行图像降噪、边缘加强处理,结合像素统计技术统计电弧上、下边缘像素点的坐标信息并计算电弧直径,采用阈值分割技术提取电弧纹理特征并统计电弧区域的像素个数。结果表明该方法可实现电弧形态特征的提取,提高了电弧演变各阶段时间划分的精度。该实验结果可作为后续动态仿真分析电弧烧蚀触头材料的数据支撑。

关键词：真空灭弧室电弧形态图像处理直径纹理特征像素统计

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电弧形态对雷电流光辐射强度观测的影响

电机与控制学报 2022年第7期26卷 81-87页

作者：周蜜赵伟翰秦锋王建国范雅蓓蔡力樊亚东武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 西北核技术研究所陕西西安710024 强电磁脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

光学手段进行雷电流电弧光辐射强度探测过程中,光强波形往往会出现畸变。利用高压实验室内冲击电流发生器模拟产生回击和连续电流两种雷电流分量,分别流过石墨电极构成的空气间隙,探究了不同电极形状和不同电极烧蚀程度下的电弧形态差异... 详细信息

光学手段进行雷电流电弧光辐射强度探测过程中,光强波形往往会出现畸变。利用高压实验室内冲击电流发生器模拟产生回击和连续电流两种雷电流分量,分别流过石墨电极构成的空气间隙,探究了不同电极形状和不同电极烧蚀程度下的电弧形态差异,使用通道光强探测系统同步观测电弧通道对应光辐射强度。研究结果表明,平面电极相较于曲面电极更容易产生扭曲的电弧,电极表面烧蚀也会扩大电弧通道的扭曲程度,这种形态的扭曲导致了光辐射强度波形产生畸变,具体表现为模拟回击电流光强波形中出现“驼峰”和幅值波动,以及模拟连续电流对应光强波形在平坦期向下凹陷。本文对雷电流光辐射强度观测的畸变波形成因进行了阐释,为提高光学测量手段精确性、进一步掌握雷电流发展过程和相关参数提供了依据。

关键词：雷电流光辐射强度电弧形态驼峰烧蚀畸变

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基于目标检测的焊接电弧形态在线定量检测

浙江大学学报:工学版 2023年第9期57卷 1903-1914页

作者：何卫隆王平张爱华梁婷婷马强杰兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050 甘肃省工业过程先进控制重点实验室甘肃兰州730050

超窄间隙焊接过程中电弧形态难以在线监测和定量描述,为此提出基于YOLOv5s的轻量化目标检测网络YOLO-SEC.设计3种轻量化卷积模块AD-Shufflenet、LC3和Conv-Maxpool,应用于基线网络的骨干网络和颈网络;在检测头网络中使用单检测层推理结... 详细信息

超窄间隙焊接过程中电弧形态难以在线监测和定量描述,为此提出基于YOLOv5s的轻量化目标检测网络YOLO-SEC.设计3种轻量化卷积模块AD-Shufflenet、LC3和Conv-Maxpool,应用于基线网络的骨干网络和颈网络;在检测头网络中使用单检测层推理结构,有效降低网络复杂度.设计并使用k-means+算法聚类数据集的已标注锚框,得到网络训练所需的预设锚框尺寸.引入EIoU定位损失函数,提升网络的准确率.将单目线性相机标定算法引入预测框绘制函数,在焊接前通过标定将像素长度转化为实际长度,实现电弧尺寸的定量描述.实验结果表明,YOLO-SEC的检测精度达到99.2%、测量误差小于0.5%、推理速度为3.1 ms、网络体积为0.6 MB,以上指标均优于YOLOv5s网络和同类型轻量化网络.

关键词：超窄间隙焊接电弧形态目标检测相机标定轻量化

尖角磁场极性对双钨极氩弧焊电弧形态和焊缝特征的影响

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焊接学报 2023年第3期44卷 37-43,I0005页

作者：刘润涛朱言利王泽力刘黎明大连理工大学辽宁省先进连接技术重点实验室大连116024

针对双钨极氩弧焊(T-TIG)存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,引入不同极性的外加尖角磁场辅助T-TIG焊方法.分别采用高速摄像机和红外摄像仪研究不同极性的尖角磁场对电弧形态和焊缝特征的影响规律,并构建物理模型以揭示尖角磁场与电... 详细信息

针对双钨极氩弧焊(T-TIG)存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,引入不同极性的外加尖角磁场辅助T-TIG焊方法.分别采用高速摄像机和红外摄像仪研究不同极性的尖角磁场对电弧形态和焊缝特征的影响规律,并构建物理模型以揭示尖角磁场与电弧等离子体间的相互作用机制.结果表明,外加尖角磁场影响着T-TIG电弧形态和焊缝温度场,两种极性的尖角磁场都对其热影响区组织有细化作用.其中,在正极性的尖角磁场作用下,T-TIG电弧形态变化程度更大,焊缝温度场更加集中,焊缝熔深比未加磁场时增加37.1%,同时能量利用效率提高31.6%.

关键词： T-TIG焊尖角磁场不同极性电弧形态焊缝特征

外加轴向磁场K-TIG横焊电弧形态及焊缝成形

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焊接 2023年第4期 1-6页

作者：赵建强石永华詹家通徐涛董士玮华南理工大学广州510640

深熔K-TIG焊是一种单面焊双面成形的高效焊接技术,在中厚板材制造中得到广泛的应用。为探究磁场影响电弧形态的机理,采用数字图像处理技术对不同磁场强度下的电弧形态进行了研究。结果表明,轴向磁场对电弧上部和电弧下部呈现不同的作用... 详细信息

深熔K-TIG焊是一种单面焊双面成形的高效焊接技术,在中厚板材制造中得到广泛的应用。为探究磁场影响电弧形态的机理,采用数字图像处理技术对不同磁场强度下的电弧形态进行了研究。结果表明,轴向磁场对电弧上部和电弧下部呈现不同的作用效果,电弧上部的挺度大于电弧下部的,在相同焊接工艺参数下,电弧上部受磁场影响的波动幅度比电弧下部小,磁场强度对电弧的影响呈现非线性关系,深熔K-TIG焊电弧属于自由电弧,形成的熔池面积较大,在横焊工艺中,熔池因重力效应而出现下淌,进而影响焊缝成形。文中提出了一种通过磁场辅助抑制熔池下淌的方法,通过轴向磁场与熔池的电流相互作用,产生与重力方向相反的电磁力,进而抑制熔池下淌,轴向磁场适用于改善K-TIG横焊焊缝成形。

关键词： K-TIG焊横焊轴向磁场电弧形态

铝/钢线对接逆变电源冲击焊电弧形态及焊点成形

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热加工工艺 2022年第11期51卷 121-126,131页

作者：逯胜磊黄增好庞世炫李茂盛曹彪华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广州市精源电子设备有限公司广东广州510735

采用冲击焊实现了异种金属1100纯铝线和CP线的连接,并对不同焊接电流下的焊接接头进行了力学性能分析。在焊接过程中对电弧电压和焊接电流信号进行采集,以及采用高速数字相机记录电弧形态,分析了焊接过程的物理特征。结果表明,整个焊接... 详细信息

采用冲击焊实现了异种金属1100纯铝线和CP线的连接,并对不同焊接电流下的焊接接头进行了力学性能分析。在焊接过程中对电弧电压和焊接电流信号进行采集,以及采用高速数字相机记录电弧形态,分析了焊接过程的物理特征。结果表明,整个焊接过程经历了短路接触、引弧、燃弧和工件结合;随着焊接电流增大,电弧弧柱膨胀,温度升高,焊接接头的熔宽和熔高增大,抗拉载荷得到改善。但过大的电流使熔融金属塌陷,影响焊点成形,导致焊接接头强度略微下降。通过优化焊接参数,在电流为76 A时获得呈圆台型的焊接接头,最大抗拉载荷可达50.22 N。

关键词：异种金属冲击焊焊接过程电弧形态力学性能

纵向磁场对K-TIG焊接电弧形态及焊缝成形的影响

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热加工工艺 2023年第5期52卷 25-29,35页

作者：陈金荣石永华占爱文华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

为了提高K-TIG焊接电弧能量密度、改善焊缝质量,研究了纵向磁场对K-TIG焊接电弧形态和焊缝成形的影响。结果表明:在直流纵向磁场作用下,磁场强度越大,焊接电弧被压缩的现象越明显;由于熔池受到定向洛伦兹力的影响,熔融金属会往焊缝一侧... 详细信息

为了提高K-TIG焊接电弧能量密度、改善焊缝质量,研究了纵向磁场对K-TIG焊接电弧形态和焊缝成形的影响。结果表明:在直流纵向磁场作用下,磁场强度越大,焊接电弧被压缩的现象越明显;由于熔池受到定向洛伦兹力的影响,熔融金属会往焊缝一侧偏移,磁场强度越大,该现象越明显。在交流纵向磁场作用下,当磁场频率不变时,磁场强度越大,电弧压缩效果越明显;当磁场强度不变时,磁场频率越大,电弧越稳定,由于熔池变向受到洛伦兹力的影响,熔池被振荡搅拌,从而影响了焊缝成形。无论在直流纵向磁场还是交流纵向磁场作用下,电弧形态呈现更为"瘦小"的钟罩形。随着磁场强度或磁场频率的增大,母材完全熔透所需的焊接电流减小,焊缝宽度也越小。

关键词：纵向磁场 K-TIG焊电弧形态焊缝成形

Tri-Arc双丝焊“Γ”形电弧及其促进方法

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焊接学报 2024年第2期45卷 54-60,I0006页

作者：钟蒲李亮玉任国春王天琪郭东波天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

Tri-Arc双丝三电弧焊通过中间第3弧的M弧重新分配焊接热输入,实现高熔覆率低热输入焊接.M弧与主电弧耦合,在整个动态周期表现为“Γ”形和“μ”形及其镜像形态.该文研究“Γ”形电弧的形成机理和热输入调控机制,结果表明,“Γ”形态由... 详细信息

Tri-Arc双丝三电弧焊通过中间第3弧的M弧重新分配焊接热输入,实现高熔覆率低热输入焊接.M弧与主电弧耦合,在整个动态周期表现为“Γ”形和“μ”形及其镜像形态.该文研究“Γ”形电弧的形成机理和热输入调控机制,结果表明,“Γ”形态由“μ”形态转变而来,熔滴振荡引起焊丝末端间距的变化,从而促进耦合电弧“Γ”形态的形成,此时M弧不作用于母材,比“μ”形电弧焊接热输入更低.为提高Tri-Arc双丝焊接低热输入效果,在维持导电嘴末端到工件距离不变的前提下,提高焊枪枪体抬升距离从而改变焊丝末端间距.当导电嘴长度由30 mm增加至35 mm时,随着焊枪抬升,“Γ”形电弧作用时间逐渐增加,能更好地促进电弧热分配,降低Tri-Arc双丝焊接热输入,从而降低熔池最高温度,获得更小宽高比和更小熔深的焊缝.

关键词：双丝三弧焊电弧耦合电弧形态电弧热分配焊接热输入

中厚板低频脉冲TIG打底焊的电弧形态及熔池行为

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华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第4期47卷 107-113页

作者：石玗王开飞张刚朱映瑞兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分... 详细信息

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分析了一定焊接速度下电弧尾焰偏转角度和长度与焊缝熔透的相关性.实验结果表明:在一定焊接规范下,电弧熔化钝边形成孔状熔池,穿过熔孔的电弧尾焰偏转角度和长度均与焊接速度呈负相关,且与焊缝熔透程度约呈现正相关,通过观测电弧尾焰尺寸,可对打底焊时焊缝的熔透程度做出预判;电弧周期性变化的热力耦合作用增强了熔池液态金属的搅拌及对流作用,在表面张力、重力、电弧力以及气体吹力的共同作用下,熔孔侧壁上的液态金属向熔池边缘及底部流动,增强了熔池中的热传导,能有效增加焊缝熔深.

关键词：中厚板打底焊脉冲TIG 单面焊双面成形电弧形态熔池行为