干式高压环境对TIG焊接电弧温度的影响

干式高压焊接时,环境压力对焊接电弧的影响不容忽视.电弧温度是焊接电弧物理特性的重要参数之一,测定高压环境下的电弧温度对于深入理解焊接电弧在高压环境下的物理特性,从而寻求改善水下干式高压焊接质量的新途径有重要意义.介绍了电弧等离子体光谱诊断方法,对高压环境下的TiG电弧光谱进行分析,建立了一套切实可行的高压环境电弧温度测量方法.对高压环境焊接电弧温度变化规律进行了分析,建立了环境压力与电弧温度的函数关系式,并对试验结果进行了讨论.研究结果对于高压环境焊接电弧物理特性的研究具有参考价值.     

激光对TIG电弧温度分布影响的数值模拟

在激光-TIG复合焊接过程中,根据激光与电弧等离子体相互作用原理及控制方程,利用有限元数值模拟方法研究激光对TIG焊接电弧等离子体温度分布的影响.在电弧稳定状态下,分别计算了不同焊接电流和激光强度的电弧等离子体温度分布情况,并由此分析激光对电弧等离子体温度分布的影响.结果表明:随着焊接电流的下降,激光对电弧温度的影响作用越来越明显,并且激光光强越大,影响越明显;决定电弧温度分布的主要因素也由焊接电流转变为由激光光强和焊接电流共同作用.本研究为进一步研究焊接质量奠定理论基础.     

氟化物活性TIG焊电弧特征的光谱分析

氟化物作为最为常见的A-TIG焊活性剂配方之一,在实际焊接生产中已得到了广泛的应用,然而其对电弧行为的影响机制目前仍存在争议. 为此,利用光谱诊断方法对涂覆氟化物活性剂的A-TIG焊电弧空域光谱分布进行了研究,分析了活性剂粒子、氩、铁粒子在电弧空域中的分布特征,并结合Boltzmann图法计算了电弧电子温度. 结果表明,氟化物活性剂粒子主要分布于弧柱中心区域;氟化物的引入能够使电弧中ArⅡ谱线辐射强度降低同时增强FeⅡ谱线辐射强度;氟化物对不同电弧空间区域的电子温度作用并不一致,其中使阳极区附近电弧温度大幅提升但对其它区域电弧温度的影响很小.     

不同水下环境介质对水下焊接电弧等离子体成分及温度的影响分析

文中通过对水下焊接电弧光谱的采集和分析,研究了清水、硼酸溶液、LiOH溶液、硼酸+LiOH混合溶液等不同介质的水环境对水下焊接电弧等离子体成分以及温度的影响,并对陆上焊接和水下焊接的电弧等离子体成分和温度进行对比分析.结果表明;不同的水下环境介质对水下焊接电弧等离子体成分以及温度几乎无影响.但水下焊接与陆上焊接相比,其电弧等离子体成分比陆上焊接明显增加了H和O元素.此外水下焊接过程中,由于水环境的影响,使水下焊接电弧温度低于陆上焊接.     

交流TIG焊接电弧两极能量的分布特征

通过发射光谱分析法和数学模型的应用,深入认识了交流TIG电弧EN,EP两个时段不同比例时对铝合金焊接工艺的影响以及电弧正负两极现象和能量分布特征.通过动态观测交流,TIG焊接电弧全周期内的发射谱线,运用stark展宽效应计算并获得了电子密度的时域特征;通过数学模型定量地分析了交流TIG焊接电弧正负两极不同的能量特征;通过分别观测EN,EP时段Ar,Al和O三种谱线的光谱特征,进一步认识了交流TIG电弧正负两极不同的发射机理和EP时段的阴极清理效果对焊缝成形尺寸的影响.结果表明,在交流TIG电弧中,口时段的增加有助于焊接工艺与焊缝成形的质量.

Abstract：

During AC TIG welding of aluminum alloy, the physical phenomena of welding arc plasma at electrode negative (EN) and electrode positive (EP) periods and the characteristic of energy distribution at anode and cathode were investigated by observing the spectrum and founding the mathematical models. Furthermore, cathodic cleaning effect increases with the percentage of electrode positive. The dependence of electron density on time in the whole cycle is obtained with the theory of spectral line Stark broaderring, and the characteristic of energy distribution is analyzed through the mathematical models. The mechanism of emitting eledtrous, cathodic cleaning and the quality of weld is better understood by observing the spectnan of argon, aluminum and oxygen respectively during EN and EP periods.     

焊接电弧电离区域与边界的诊断

焊接电弧是一种以气体放电实现电热转换的热源,其电离区域的尺度以及有效作用范围与其能量密度的分布有直接的对应关系.采用发射光谱诊断法,通过对电弧径向的氩原子和氩离子谱线强度的定量检测,获得了电弧内气体电离区域和气体原子激发辐射边界的尺度.克服了以往摄像手段由于曝光因素而无法定量观测电弧的问题,并将电弧光谱边界测定方法应用于脉冲电弧的观测,对电弧导电的物理概念以及电弧热源的建模等提供了认识的依据.     

TIG电弧等离子体双温度数值模拟

基于连续性方程、动量守恒方程、电子能量守恒方程、重粒子能量守恒方程及麦克斯韦方程组,建立了TIG电弧等离子体二维轴对称双温度数学模型. 等离子体的热力学性质及输运系数均为电子温度(T_e)、重粒子温度(T_h)的函数,采用FLUENT软件进行求解得到了TIG电弧等离子体的电子温度场、重粒子温度场、压力场、流场和电势场等,重点比较了等离子体电子温度和重粒子温度的分布规律. 结果表明,TIG电弧的外形为典型的钟罩形,在电弧中心重粒子温度与电子温度几乎处处相等,而在电弧边缘及阳极表面两者差异较大,存在很明显的非平衡现象.     

发展中的焊接电弧光谱测控技术

焊接电弧的研究是研究电弧焊中一切焊接现象和焊接过程的基础。电弧中含有丰富的光谱信息 ,研究并利用这些信息进行焊接电弧的测控是研究焊接电弧这一复杂物质的最直接最有效的方法。本文简单介绍了电弧光谱测控理论和这方面的研究情况 ,认为这一技术有着很广泛的应用前景。     

焊接电弧等离子体热学特性测量方法的研究进展

测量焊接电弧等离子体的温度、粒子密度等参数,有助于深入理解和研究焊接电弧等离子体的物理性质,从而为寻找提高焊接质量、改善焊接工艺的新途径提供了基础数据。文中介绍了几种常用的接触法和非接触法的使用原理和工作特点,比如Langmuir探针法、热电偶法、光学干涉法、光谱分析法等,着重介绍了焊接电弧等离子体的光谱理论原理和几种光谱测量方法,主要阐述和分析了计算焊接电弧温度场的三种方法的测量原理和优缺点,如标准温度法、谱线相对强度法(双线法、Boltzmann作图法)和谱线绝对强度法,这三种方法使用的条件和焊接环境各不相同。这些计算方法有助于测量焊接电弧等离子体的温度场分布,有助于在实际研究过程中选择合适的等离子体测量方法和计算手段。     

激光辅助引燃TIG电弧机理分析

采用1 000 W半导体激光器实现了激光辅助引燃TIG电弧,并运用发射光谱分析方法观测了电弧引燃过程中不同时刻的光谱信息,同时运用Stark展宽法得到了电子密度在各瞬态的特征值,为研究激光辅助引弧的物理过程提供了科学的依据.结果表明,在电弧引燃过程中,不同元素贡献电子的程度明显不同,在起弧初期,是由金属元素发生电离贡献电子,随着时间的递增,气体成分贡献电子能力逐渐增强,并由于电极间电场的存在,高温气体很快形成了串级电离而使电弧建立.     

双面电弧焊接工艺及其温度场

采用由PAW(等离子弧) TIG(镐极电弧)构成的单电源双面电弧焊接(DSAW)工艺可以获得深宽比较大的焊缝，该工艺具有高效、低成本的优点。分析了单电源双面电弧焊接的基本原理，并采用数值模拟技术定量分析了双面电弧焊接条件下的温度场；同时作为对比也模拟了PAW焊接的传热现象，揭示了DSAW大幅度增加熔深的机理，为工艺参数优化设计提供了依据。     

变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统

以研制的变极性TIG焊接电源为实验平台,采用记忆示波器、高速摄像救、光谱分析仪、焊接电弧动态分析仪,建立起变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统,同时采集焊接电流、电弧电压、电弧形态和电弧光谱等重要信息。并基于Visual C-语言开发的软件系统对采集的各种信息进行融合及分析。     

脉冲TIG焊混合电弧模型

基于实际的电弧物理过程分析,设计了相应的电弧阻滞系数方程,结合经典的Mayr和Cassie模型,提出了脉冲钨极氩弧焊 (TIG) 的混合电弧模型;论述了电弧阻滞系数方程中阻滞参数的选取原则,给出了模型中其它相关参数的数值确定方法,并结合电弧的实际进行了参数设定;基于该混合模型,进行了电弧的静特性验证,以及不同频率下的动特性验证. 结果表明,该混合模型能够有效的模拟TIG脉冲电弧.     

Research of welding arc electron density in hyperbaric TIG welding

The arc spectrum of TIG welding in high pressure was analyzed by Stark broadening.Using the characteristic line of ArI in welding arc,a study of electron density in high pressure revealed that the electron density of the welding arc had an upward trend with the pressure increase.According to data analysis,a curve of relationship between electron density and environmental pressure was established.It has a universal significance for change of electron density in high pressure.Through the analysis of electron density changing in time-domain in different pressure,a theoretical basis was provided for the problem of poor arc stability in high pressure.     

Spectral diagnostics of complex arc plasma

A spectral diagnostics of complex are plasma using multiple spectral information of are self-emitting is pro-posed .This method is able to simultaneously determine component densities,the corresponding temperature and their dis-tributions by a few line intensities measurent.The principle of the method and the relevant measuring system are de-scribed.An equation system is established for computation of the state variables in are plasma .An experiment underwelding are condition is made as an application of the method.The effects of probable error sources on the measurementare also analysed.     

The arc characteristic of ultrasonic assisted TIG welding

Many applications of ultrasonic-assisted methods were used during metal solidification, but they could not be introduced into weld pool. In this paper, a way of ultrasonic assisted TIG welding is introduced. By directly imposed ultrasonic vibration on welding arc, the vibration interacts with arc plasma and passes to the weld pool. Measurement results show that arc pressure is significantly increased with the ultrasonic vibration and the arc pressure distribution models are changed. Bead-on-plate welding tests on SUS304 confirm that this technology can influence the style of metal melting and increase weld penetration depth.     

波纹管的微束等离子弧焊接

介绍了采用微束等离子弧焊接波纹管的焊前装配要求，保证焊接质量的焊接夹具，以及焊接工艺规范参数。     

HDR不锈钢管TIG焊工艺

针对HDR铁素体-奥氏体双相不锈钢的特点,结合高压空气管产品制作的特殊要求,选用手工钨极氩弧焊,配合合理的施工技术和焊接工艺,提出了一套先进的工艺方案,满足了产品质量设计要求.