作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第十研究所,成都 610036
对国内外关军用及民用飞机平台、分系统及设备雷电标准进行分析,针对雷电直接效应和雷电间接效应的所有测试项目,详述每个测试项目的适用区域、波形要求、测试配置等。结合现有国内雷电设计验证标准及测试存在的不足,提出提升测试设备与试验验证技术匹配性、扩展军用标准测试领域、统一同军种同一平台要求等建议。通过对军用机载平台、设备及分系统关于雷电设计验证标准及测试的分析,为相关产品设计师及试验人员提供设计指标参考,明确产品关于雷电防护的设计要求及验证要求,做到有的放矢,提高设计费效比。
雷电直接效应 雷电间接效应 初始先导附着 扫掠通道附着 电弧引入 lighting direct effects lighting indirect effects initial leader attachment swept channel attachment arc entry 
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043015
郑亚风 1,2,3王贺超 1,2,3张毫杰 1,2,3张群莉 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江工业大学激光先进制造研究院,浙江 杭州 310023
2 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室,浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学机械工程学院,浙江 杭州 310023
4 奔腾激光(浙江)股份有限公司,浙江 温州 325000
通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验,对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明:高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)、冷金属过渡弧焊(CMT)和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中,激光会吸引和压缩电弧,导致电弧长度显著缩短,同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率;在CMT焊接过程中,激光会延长单次短路过渡周期,同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性;在脉冲电弧焊接时,激光的加入提高了熔滴过渡频率,同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用,使熔滴向熔池侧面过渡,造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比,激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加,而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显;受熔滴直径和过渡频率的影响,激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小,而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值(ψ)不同,其中,激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高(36%),其次为激光-标准MAG复合焊接(19%),激光-CMT复合焊接的ψ值最小(-12%)。
激光技术 高功率激光-电弧复合焊接 电弧模式 熔滴过渡 焊缝成形 
中国激光
2024, 51(12): 1202107
王晓南 1,2,*陈夏明 1,2环鹏程 3李响 4[ ... ]长海博文 1,2
作者单位
摘要
1 苏州大学沙钢钢铁学院,江苏 苏州 215021
2 江苏省新能源汽车用金属结构材料绿色制备与资源再生工程研究中心,江苏 苏州 215021
3 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司,江苏 无锡 214000
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来,作为新能源汽车制造的重要结构材料,车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比,激光-电弧复合热源具有诸多优势,为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷(如软化、气孔)等形成及调控方面的研究进展,分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向,旨在为后续研究及应用提供参考。
激光技术 激光-电弧复合焊接 铝合金 软化 气孔 力学性能 
中国激光
2024, 51(4): 0402102
罗传仙 1,2,*田洪迅 3黄勤清 1,2杨旭 1,2[ ... ]韩雪峰 4
作者单位
摘要
1 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司, 武汉 430074
2 国网电力科学研究院 武汉南瑞有限责任公司, 武汉 430074
3 国家电网有限公司, 北京 100032
4 国网新疆电力有限公司 电力科学研究院, 乌鲁木齐 830063
大型充油设备油箱内部区域发生局部高压放电时, 会使放电区域变压器油瞬间气化并产生爆炸压力波。为了研究上述过程中压力波在变压器油箱内部以及升高座区域的传播特性, 依据实际实验情况建立三维几何模型, 并划分多面体网格, 采用FLUENT软件进行数值模拟。计算过程中通过Profile文件在放电区域加载实际放电能量曲线, 并且通过气液两相流模型考虑气体和液体的可压缩性对其进行计算求解。结果表明:电弧能量4.929 MJ、持续时间58.6 ms情况下, 计算得到升高座顶部监测点压力峰值为1.21 MPa, 油箱左侧顶部位置监测点压力峰值4.62 MPa, 油箱右侧顶部位置监测点压力峰值3.79 MPa; 升高座区域内达到的压力峰值随着距离故障点位置的增加而不断减小。将仿真得到的不同监测点位置压力峰值以及压力变化趋势与实验结果进行对比, 二者具有较好的一致性, 验证了仿真计算模型的有效性。通过数值模拟手段建立油箱内电弧故障放电仿真模型并求解, 可获得油箱及升高座内各位置的详细压力变化曲线及三维空间内压力波传播规律, 能够极大地减少放电实验所产生的人力和物力损耗, 并为变压器油箱内电弧燃爆事故预防提供有效的理论依据。
电弧燃爆 变压器油箱 超压峰值 数值仿真 arc explosion transformer tank peak overpressure numerical simulation 
爆破
2023, 40(2): 217
陈斌 1傅骁 1,*段发阶 1闫钰 1[ ... ]钟国舜 2
作者单位
摘要
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100016
由于转盘电极原子发射光谱(RDE-AES)技术具有操作简单、无须制备样品、结果可靠性强等优良特性,被广泛应用于油液检测。但该技术采用的光源主要是电弧,由于电极磨损导致放电间隙改变造成的电弧不稳定等原因导致最后采集的光谱数据所分析的结果与实际存在误差。本文提出了一种基于“双转盘”电极结构的原子发射光谱油液检测装置的检测方法,即将传统“棒-转盘”电极结构中的棒电极更换为可以旋转的转盘电极,其显著优势是减小了电极磨损所带来的检测误差。对其结构进行物理建模,通过COMSOL多物理场仿真软件对电弧激发的过程进行了仿真,采用控制变量法研究了电极间隙、油膜厚度、外加激励三个主要变量对电弧激发效果的变化规律的影响,得到了影响因素与电弧激发时刻和激发瞬时温度的关系曲线图,并根据仿真结果进行了参数优化。仿真结果显示,“双转盘”电极结构较传统结构的激发效果有了明显改善,激发时间和激发温度都有一定的改善,尤其在大批量检测时电弧激发效果稳定,验证了该方法的先进性和实用性,为转盘电极原子发射光谱油液检测方法的进一步深入研究提供了分析支持。
仪器,测量与计量 双转盘 电弧激发 油液分析 原子发射光谱 COMSOL仿真 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312003
作者单位
摘要
1 中车齐齐哈尔车辆有限公司, 齐齐哈尔 161000
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响, 采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律, 优化了工艺参数, 重点分析了焊缝金属和热影响区-40 ℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明, 在优化参数下, 复合接头性能优异, 拉伸试样均断裂于母材, 抗拉强度为530 MPa, 且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹; 焊缝金属平均冲击吸收功为50 J, 略高于常规电弧接头, 但是热影响区平均冲击吸收功提升显著, 达到32 J, 为电弧接头的3倍, 提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸; 冲击断口形貌表明, 复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变, 仍然以韧窝为主, 但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌, 开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。
激光技术 不锈钢 激光-电弧复合焊接 低温冲击韧性 laser technique stainless steel laser-arc hybrid welding low temperature impact toughness 
激光技术
2023, 47(3): 380
杨子威 1,2徐俊强 1,2郭顺 1,2武文迪 1,2周琦 1,2,*
作者单位
摘要
1 南京理工大学材料科学与工程学院,江苏 南京 210094
2 工业和信息化部可控电弧智能增材制造技术重点实验室,江苏 南京 210094
采用真空电弧熔炼(VAM)和激光选区熔化(SLM)技术制备了Ti-1023合金试样,并对其组织性能进行了测试分析。结果表明:SLM快速冷却条件抑制了β→α的相变过程,形成了全β相组织,而VAM试样由α+β双相组织构成。虽然SLM样品缺少高硬度α相,但快速冷却条件带来的高密度位错阻碍了位错运动,使得其屈服强度与VAM试样相近。α/β相界面会阻碍位错滑移,从而导致塑性降低,而SLM试样全β相组织可避免α/β界面的产生,并在变形中产生了应力诱导马氏体相变,使得断裂延伸率提升至VAM试样的5倍以上。
激光技术 Ti-1023 激光选区熔化 真空电弧熔炼 微观组织 力学性能 
中国激光
2023, 50(24): 2402306
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学 光电工程学院,广西桂林54004
2 哈尔滨工程大学 纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001
为了制备高质量螺旋光纤器件,提出一种四电极电弧光纤加热的方法。基于磁流体动力学模型建立四电极电弧等离子放电的有限元仿真模型,研究了电极夹角、电极距离与施加电压对电弧放电温度场的影响。根据实际情况,进行了相应的温度场仿真计算,结果表明四电极电弧放电形成了较宽的恒温区,宽恒温区不仅有利于光纤应力的释放,同时减少了光纤偏移带来的影响。基于仿真结果,研制了四电极电弧放电的宽恒温区等离子热熔扭转加工系统,当系统中被加热光纤最高温度约为1 050 ℃时,被加热光纤轴向上的恒温区长度约为2.12 mm。用研制的系统制备了不同光纤与不同周期下的螺旋长周期光纤光栅,在波长1.21~1.3 µm,透射光谱的光强波动小于1 dB,光强平均值大于-1 dB;在波长1.3~1.35 µm,光强平均值大于-1 dB;最深的透射光谱波谷大于22 dB。为更进一步验证所研系统的性能,用单模光纤、偏芯光纤、偏双芯光纤制备了不同周期的螺旋光纤结构,结果显示加工得到的螺旋光纤结构的包层边界清晰且平直,无显著的螺纹结构;光纤中央芯无显著的螺旋加工痕迹;光纤偏芯光滑且连续。
四电极 电弧 等离子宽恒温场 高温光纤螺旋加工 four-electrode arc plasma wide constant temperature field high temperature fiber twisting processing 
光学 精密工程
2023, 31(18): 2636
郑亚风 1,2,3刘双仁 1,2,3张群莉 1,2,3王梁 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江工业大学激光先进制造研究院,浙江 杭州 310023
2 高端激光制造装备省部共建协同创新中心,浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学机械工程学院,浙江 杭州 310023
4 奔腾激光(浙江)股份有限公司,浙江 温州 325000
对10 mm厚Q345钢进行高功率激光?MAG复合焊接试验,研究电弧功率对焊接过程熔滴过渡行为与飞溅的影响。结果表明:电弧功率会显著影响焊缝形貌与熔滴过渡行为,电弧功率过高或过低均会导致焊缝表面塌陷;当电弧功率为6860 W时,可获得平整光滑的焊缝形貌,且无咬边塌陷等缺陷;随着电弧功率增大,溶滴过渡模式逐渐由含短路过渡的混合过渡模式向单一射流过渡模式转变,前者主要包括大滴过渡、射滴过渡、射流过渡分别与短路过渡组成的混合过渡模式;混合过渡模式下的短路过渡是产生飞溅的主要原因,在单一射流过渡模式下匙孔处的羽辉气流会促进飞溅的产生。
激光技术 激光‑电弧复合焊接 熔滴过渡 电弧功率 飞溅 
中国激光
2023, 50(12): 1202107
作者单位
摘要
1 电子科技大学 资源与环境学院,四川 成都 610054
2 上海空间推进研究所 上海空间发动机工程技术研究中心,上海 201112
目前,电弧激励器的仿真研究仅局限于得到激励器产生的等离子体的电势、压力、温度和速度等工作特性,而其有关的等离子体状态参数仅限于用光谱诊断其电子温度和电子密度等,二者是分立的,本文试图将其二者统一起来。本文设计了电弧射流等离子体激励器,采用有限元法求解非线性多物理场方程,对此电弧射流等离子体激励器的工作特性进行了数值模拟,得到了激励器内部的电势、压力、温度和速度分布,并在此基础上计算了电子密度,由激励器工况得到了激励器等离子体状态参数(电子温度和电子密度)的仿真计算模型。然后采用发射光谱诊断方法对射流等离子体进行了光谱诊断,利用分立谱线的强度比例法对等离子体电子密度进行计算。结果表明:电弧等离子体激励器诊断实验得到的最高电子温度为10505.8 K,最大电子密度为5.75×1022 m−3。对于不同工况下的等离子体电子温度和等离子体密度,实验和仿真结果数值均随入口气体流量增大及放电电流的增大而增大。表明对于所设计的小型化、高射流速度的电弧射流激励器等离子体状态参数的仿真计算模型是合理且适用的。说明将激励器工作特性仿真与光谱诊断的电子温度、密度统一考虑是基本成功的,同时还有值得进一步改进的地方。
发射光谱 光谱学 电子密度 电弧激励器 emission spectrum spectroscopy electron density arc actuator 
中国光学
2023, 16(2): 296

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