Analysis of Arc Physical Property of Pulsed Tungsten Inert Gas Welding Based on Fowler-Milne Method

Pulsed tungsten inert gas （TIG） welding is widely used in industry due to its superior properties, so the measurement of arc telnperature is important to analyse welding process. Arc image of spectral line in 794.8 nm is captured by high speed camera; both the Abel inversion and the Fowler-Milne method are used to calculate the temperature distribution of the pulsed TIG welding. Characteristic of transient variation in arc intensity and temperature is analyzed. When the change of current happens, intensity and temperature of arc jump as well, it costs several millisoconds. The flirther the axial position from the tungsten is, the greater the intensity jumps, and the smaller the temperature changes.

基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中,准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线,计算了794.8nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线,利用高速摄影获得了794.8nm特征谱的电弧图像,根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。

电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响

为了研究电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响,采用小孔探针法检测了TIG焊的电弧压力分布形式以及在不同电流脉冲频率作用下焊缝的熔深和熔宽.结果表明,TIG焊电弧压力曲线类似于正态分布曲线,电弧中心位置处的压力最大,越靠近边缘处压力越小.当在一定范围内增加电流脉冲频率时,曲线会发生横向收缩和纵向伸长现象,且TIG焊电弧压力的峰值以及焊缝的熔深均增加,而熔宽减小.因此,可以通过改变电流脉冲频率的方法来改变TIG焊的电弧压力.

直流叠加脉冲型TIG焊电弧─熔池特性分析

针对乏燃料后处理溶解器腐蚀裂纹等缺陷的快速、一次性、可靠焊接修复工程技术需求,提出一种直流叠加脉冲型TIG深熔焊接方法,在10和16 mm厚304不锈钢板上进行了系列平板堆焊工艺试验.以电弧-熔池特性变化为研究对象,对比分析脉冲电流作用和直流叠加脉冲型电流作用的电弧行为、熔池流动行为及温度场的变化规律,探讨了直流叠加至脉冲电流波形的焊缝熔深增加机理.结果表明,高频脉冲电流使电弧产生电磁收缩效应,且电弧被压缩程度及焊缝熔深与脉冲频率(1~5 kHz)成正相关;叠加直流的高频脉冲电弧具有更高的电流、能量密度,进一步提高了熔池表面液态金属温度及增加了熔池电磁搅拌力使熔池流动加剧、对流换热充分、熔池热惯性作用增强,进而使焊缝熔深增加.试验验证了该方法能够实现5 mm厚304不锈钢板对接可靠的单面焊双面成形.

阳极温度分布对耦合电弧AA-TIG高速焊焊缝成形的影响

针对耦合AA-TIG电弧采用热电偶法测量了阳极温度分布.在垂直于主钨极和辅助钨极连线方向上,随着距连线的距离增大,耦合AA-TIG电弧的阳极温度逐渐降低,在主钨极位置处的温度最高,辅助钨极位置处次之,钨极中心点位置处最低.在主钨极和辅助钨极连线方向上,随着钨极间距增大,耦合AA-TIG电弧中心区域温度逐渐降低,外围区域温度逐渐增高,由单峰分布向双峰分布过渡.当钨极间距较大时,耦合AA-TIG电弧热源在主钨极和辅助钨极连线方向上被拉长,有利于消除高速焊时的咬边和驼峰焊道等缺陷.

基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析

基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系,以及连续谱对标准温度法的影响,并对标准温度法的曲线进行修正;利用具有高速摄影的电弧光谱采集系统拍摄氩原子波长为794.8nm的特征谱的电弧图像;根据修正后的标准温度法计算直流钨极惰性气体保护焊的电弧温度场分布,对修正前、后的电弧温度场加以比较.结果表明,考虑连续谱时,电弧的温度有所升高.结合光谱仪拍摄的电弧谱线强度分布规律表明,连续谱对氩原子波长为794.8nm的特征谱的温度计算结果影响较小.

基于电弧图像的脉冲TIG焊电弧形态及特征温度演变规律

脉冲电流钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)保护电弧焊广泛应用于高品质焊接制造。研究电弧形态、灰度和温度等特征参数随脉冲电流的变化规律,有助于更深入地理解脉冲TIG焊的电弧动态物理特性,更好地评判焊接过程的稳定性和控制焊缝成形质量。该文通过同步采集焊接过程的脉冲电流及对应的电弧图像,借助于图像处理和标准温度法计算求解了脉冲TIG焊的电弧形态、灰度及特定位置的温度,分析了其随脉冲电流周期性变化的规律。试验结果表明,脉冲TIG焊的电弧形态、灰度、特定位置的温度等特征参数与脉冲电流的变化同步,同步精度在0.1 ms以内。在脉冲电流前后沿的电流突变过程中,电弧在电流增加时的形态扩张和温度上升速度快于电流减小时的形态收缩和下降速度。在钨极下方1 mm处,电弧温度在脉冲电流增加时的平均上升速度为11613 K/ms,在脉冲电流减小时的平均下降速度为5710 K/ms。距离钨极越近,电弧灰度在电流突变前后的变化越小,但电弧温度的变化越大。