精密成形工程

作者：杨晨, 郭春富, 余陈, 赵运强, Volodymyr Korzhyk, 刘松涛

单位：1.广东省科学院中乌焊接研究所 广东省材料连接与先进制造重点实验室,广州 510650; <br>2.五邑大学 机械与自动化工程学院,广东 江门 529020; <br>3.乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所,基辅 03115,乌克兰

关键词：纵向交变磁场,电弧形态,电流密度,电势,洛伦兹力,焊缝成形

基金：国家重点研发计划（2023YFE0201500）; 广州市科技计划（201604046026）; 广东省科学院发展专项资金项目（2020GDASYL-20200301001）

目的 揭示外加纵向交变磁场对CMT升压阶段电弧形态的影响。方法 以铝合金为基板对焊接电弧进行数值模拟,对使用高速摄影机拍摄的电弧与模拟结果进行对比验证。结果 施加磁场后,电弧形态从圆锥形变为钟罩形,电弧会周期性地向y轴正负半轴偏转。电流密度与电势分布会随着电弧形态的变化而变化。电弧最高温度约为18 000 K,电流密度与电势最高值约为1.5&#x000D7;108 A/m2与18 V。磁场会影响电弧中的电流密度与电势值,洛伦兹力会随着磁感应强度的增加而增加。施加磁场后,电弧等离子体受到洛伦兹力的影响,其运动轨迹变为螺旋形,弧长有所增加,导致电势增加。在交变磁场的作用下,带电粒子受力状态时刻发生变化,致使电弧偏转与发散。模拟的电弧形态与实验结果相吻合,电弧面积与模拟值平均相对误差为8.82%。在90 Hz时,焊缝成形良好,气孔数量最小。结论 在磁场的作用下,电弧形态从圆锥形变为钟罩形,带电粒子运动轨迹变为螺旋形,弧长有一定的增加,导致电势增加。在90 Hz时,电弧形态稳定,焊缝成形良好,气孔较少。

来源：2026年第3期

《精密成形工程》期刊编辑部

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