机械工程学报

作者：李渊博, 郑文星, 叶韬, 麻帅川, 赵锡龙

单位：兰州交通大学材料科学与工程学院 兰州 730070

关键词：脉冲电流,超窄间隙焊接,加热特性；

基金：国家自然科学基金(51605384)和甘肃省自然科学基金(21JR7RA308，20JR5RA416)资助项目。

针对SUS304奥氏体不锈钢，采用脉冲电流和绝缘固壁联合调控的方式，改善片状钨极电弧对超窄间隙坡口加热特性，能够在降低热输入前提下保证坡口底部、坡口侧壁和坡口底角熔合良好。同时，结合不同脉冲电流频率、占空比和平均电流等脉冲电流参数下超窄间隙焊缝截面形貌和几何特征参数的对比分析，以及焊接热循环曲线、约束脉冲电弧压力峰值及电弧形态变化规律，明确脉冲电流和绝缘固壁耦合作用下片状钨极电弧对超窄间隙坡口加热特性的调控机理。结果表明，脉冲电流频率、占空比、平均电流和绝缘固壁约束作用对片状钨极电弧的协同影响是调控电弧加热特性的主要因素；脉冲电流频率的增加会增强脉冲电弧尖峰作用和电弧自磁压缩效应，最终导致坡口底部加热效果加强而坡口侧壁加热效果减弱；改变占空比会引起脉冲电弧热作用和脉冲电弧尖峰作用产生此消彼长的变化趋势；当占空比增加时，强化的脉冲电弧热作用首先占据主导并增强其对超窄间隙坡口的加热效果；此后，一旦弱化的脉冲电弧尖峰作用使电弧压力显著降低时，片状钨极电弧对超窄间隙坡口的加热效果将随之减弱；平均电流和绝缘固壁的耦合影响不仅会大幅提升片状钨极电弧对坡口底部的热力作用，还会限制坡口侧壁加热效果的强化。

来源：2023年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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