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.     

TIG焊程控接触引弧的实现

简述了ZX7－180ST IGBT逆变焊机接触引弧的设计思路，工作流和电路原理，介绍了一种新型TIG焊接触式引弧方法，并对其优越性进行了比较。     

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。     

交流TIG电弧过零时段的时间-能量分布特征

借助于高时间分辨率的增强型CCD光谱分析系统,对交流TIG电弧在方波、梯形波、正弦波3种波形条件下不同过零速度的发射光谱进行了观测与分析,应用谱线Stark展宽理论计算得到了电子密度及其时间的变化.结果表明,对应于不同电流波形的电子密度在过零时段表现出一种滞后现象,并且滞后时间与电流过零速率、能量输入以及电弧输入功率变化率有关,探讨了焊接弧一源系统能量转换过程中的非傅里叶效应的存在及其条件.     

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.     

不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律.结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.     

Physics characteristic of coupling arc of twin-tungsten TIG welding

1 Introduction It is well known that high effeciency and high quality welding is the developing target of welding technology[1, 2]. TIG welding is one of the high quality and widely applied welding methods because its arc is stable, its precess is easy t…     

钨极氩弧焊弧长自动控制系统

针对钨极氩弧焊因工件表面高低不平、钨极烧损以及焊接变形等导致电弧弧长波动的问题,基于单片机和步进电机细分驱动技术,以电弧电压作为弧长表征量,设计了滤波电路解决焊前高频引弧及焊时稳弧干扰问题,设计与制作了弧长自动控制系统,编写带死区变积分PID控制算法和控制程序。焊接试验表明:高频高压干扰能完全被滤除,系统稳定性好;变积分PID控制算法应用于TIG焊接弧长自动控制可显著提高系统的响应速度和控制精度,具有更好的应用前景。     

镁合金薄板TIG焊自适应弧长控制

在研究镁合金薄板TIG焊过程弧压-电流-弧长关系的基础上，提出了一种基于弧压、电流与弧长间的关系模型来准确控制弧长的技术。同时，结合PID和Fuzzy控制的原理，设计了一种自适应ALC(Automatic length control)控制器，克服了常规AVC(Automatic voltage control)系统的局限，有效地解决了镁合金薄板TIG焊过程中的弧长控制问题。焊接试验表明，该系统能自适应工件表面的变化实现弧长的自动跟踪，在电流变化的收弧及引弧期间也实现了较好的弧长控制，且动态精度高、稳定性好。     

High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate

A TIG–MAG hybrid arc welding process was proposed to achieve high speed welding. The influences of hybrid arc welding parameters on welding speed and weld appearance were studied through orthogonal experiment and the microstructures and mechanical properties of weld were tested and compared with that of the conventional MAG weld. The TIG–MAG hybrid arc welding speed could reach up to 3.5 m/min for bead-on-plate welding of 2.5 mm thick mild steel plate under the condition of high quality of weld appearance and 4.5 m/min for butt welding of 2 mm thick mild steel plate, respectively. The mechanical properties of hybrid arc weld were not lower than that of the conventional MAG weld. The assistant TIG arc could effectively stabilize the MAG welding current and MAG arc voltage in high speed TIG–MAG hybrid arc welding process. The stable hybridization obtained by balance between TIG and MAG welding current and proper wire-electrode distance was a key factor to stabilize the welding process.     

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.     

高频脉冲TIG焊电弧阳极行为的研究

本文首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布及其中心电流密度动态过程,研究其变化规律并建立了数学模型,从而探讨了高频脉冲TIG焊电弧的高频效应机理。实验研究表明高频脉冲TIG焊电弧阳极能量密度高于直流电弧,小电流时高频效应显著,适宜焊接精密超薄件,推荐脉冲频率为20kHz。     

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。     

绝缘片约束TIG电弧在窄间隙中的加热特性

采用坡口侧壁放置绝缘片的方式约束电弧,在4 mm宽的I型坡口内进行窄间隙TIG焊接试验,通过分析坡口截面各区域熔化面积及其所占比例的变化,研究绝缘片约束TIG电弧的加热特性.结果表明,窄间隙中依靠绝缘片对弧根的固壁约束作用能够将电弧加热区域限制在坡口底部,增强电弧对坡口底部和底角的加热效果,防止电弧集中于侧壁燃烧;弧长、绝缘片对弧根的约束程度和焊接电流三者匹配时,可使坡口底角获得可靠熔合;弧长过长会导致电弧直接向侧壁攀升,且无法依靠绝缘片将电弧控制在坡口底部;绝缘片对弧根约束过多以及采用较大的焊接电流,均会导致电弧将绝缘片熔化,造成电弧燃烧不稳定.     

基于特征元素谱线的TIG焊质量检测方法

通过采集钢钨极氩弧焊(TIG焊)电弧光谱,对其在200～1 100 nm 间的元素线谱进行了研究,对电弧光谱中存在的辐射线谱进行了标定.并基于电弧等离子体辐射基础理论,分析了TIG焊电弧辐射的特点,提出利用特征元素线谱检测焊接质量的思想;通过特征元素谱线(段)的筛选,给出与焊接质量密切相关的特征谱线(谱段).结果表明,通过同步采集选定谱段的焊接电弧辐射强度,研究特征谱线(谱段)电弧辐射在焊接过程中强度的变化;基于不同谱段信号变化特点,可对焊接过程的干扰因素进行融合判识,从而检测干扰因素和焊接质量;不同干扰因素的响应特征谱段不同.

Abstract：

By collecting spectrum of TIG welding are, the spectral distribution in 200 ～ 1 100 ran was studied and the line spectra in the radiation were calibrated. Based on the character of arc plasma radiation, the radiation of TIG welding arc was analyzed. Furthermore, a method for diagnosing welding quality with line spectra of special elements was also provided. Through analyzing the spectral line (zone) of certain element, the spectral lines (zones) related to welding quality were selected. Experimental results show that the welding quality can be diagnosed with the spectral signal in the selected spectral zone, which varies during the welding process. Different disturbances have their characteristic diagnosis spectral zone.     

高压TIG平板焊机研制

研制了一套应用于高压焊接试验装置的TIG平板焊机,该焊机由可变位焊接工装、焊接机头、焊接电源组成,可以通过焊接工装的角度调整实现利用平板试件模拟管道试件各个关键位置焊接的功能.特别是在焊机安装过程之中,解决了焊机应用于高压环境的密封问题.试验证明,该焊机可以成功地应用于高压环境下的焊接.     

Effects of a constricted nozzle on the arc phenomena in the TIG welding process

Effects of a constricted nozzle on the arc phenomena in the tungsten inert gas (TIG) welding process are investigated by numerical simulation. the obtained results show that the temperature and velocity of the arc plasma are increased by attaching an additional gas nozzle, which is called the "constricted nozzle". As a result, the iron vapour does not diffuse upward but is transported outward. In addition, the heat transfer to the base metal surface is enhanced.     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.