变极性电弧焊接的电流换向过程影响因素试验研究

采用基于反向再燃弧电压产生电路的变极性焊接电源为试验平台,研究了电源设备及其控制参数、焊接回路电缆寄生电感和焊接工艺参数对变极性焊接电流换向过程的影响规律.试验结果表明,提高反向再燃弧电压值能够提升变极性过程的电流变化速率,而较大的焊接回路电缆寄生电感会降低电流变化速率,同时降低变极性结束时的电流值,不利于变极性过程的电弧可靠再引燃和稳定燃烧.初始焊接电流越小,则变极性过程结束时的电流值越小,增加共同导通时间可以提高变极性结束时的电流值,但同时降低变极性开始时的电流大小.因此小电流变极性焊接时可采用较大的反向稳压值并适当增加共同导通时间,以增强变极性过程中的电弧稳定性.

极性变换过程的电弧图像同步错时拍摄及其动态行为观测

对变极性钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)保护焊电流换向过程中的电弧形态和电流变化信息进行同步采集及综合分析,有助于深入认识极性变换过程中电弧的动态变化机理。然而,变极性过程持续时间短,对电流信息和电弧图像的同步采集精度以及图像采集设备的采集频率和图像分辨率都提出了较高要求。该文综合运用数据采集卡的同步输入与输出功能及高速摄像的同步触发功能,实现了变极性过程的焊接电流和电弧图像的同步采集,同步误差可控制在2μs以内,同时,利用脉冲触发电压周期与变极性周期的差值,实现了以较低的采集频率和较高的图像分辨率而获得了近似连续变化的电弧图像,降低了对图像采集设备的性能要求。在此基础上,对焊接电弧动态行为随电流的变化规律进行初步分析,发现变极性过程中电弧形态变化滞后于电流变化,电流过零时刻及前后不会发生电弧熄灭现象,且电弧灰度最低时刻出现在极性变换后的电流恢复阶段,研究结果为进一步改善变极性TIG焊的电弧燃烧稳定性指明了方向。