高频电、磁双脉冲作用下TIG焊电弧特性的研究

作     者：高峰 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：常云龙

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：高频双脉冲 电弧特性 焊缝成形 TIG焊 

摘      要：钨极氩弧焊（TIG焊）以其焊接电弧稳定，无飞溅，焊缝成形较好，几乎可以焊接所有金属或合金等优点被广泛应用于核电站及航空航天等重要领域。但TIG焊存在着电弧能量热量不集中，焊缝熔深浅，焊接效率低的缺点，当焊接速度过大时，会导致焊缝出现咬边或驼峰等缺陷。为此本文提出一种高频双脉冲TIG电弧焊接方法，该方法利用高频电流脉冲与外加磁脉冲的共同作用来有效提高电弧能量密度，增大焊缝熔深，不仅能够通过控制电弧形态达到改善电弧物理性能的目的，而且所涉及的附加装置成本低，体积小，使用方便。目前，电磁耦合对电弧作用的研究尚未形成完整体系，对其工艺参数优化范围的研究也比较粗糙，因此开展高频双脉冲作用下TIG焊电弧行为的研究具有重要的理论意义和巨大的实际应用价值。 本文利用自制环形同心分裂阳极装置测试不同双脉冲参数下电弧热量分布，利用自制水冷铜阳极测试不同双脉冲参数下电弧压力径向分布，利用高速摄像拍摄双脉冲作用下电弧形态的变化，采用探针法测试双脉冲作用下电弧电流密度径向分布。实验结果表明：高频双脉冲作用下的电弧较单一脉冲或自由电弧相比性能显著提高。当焊接电流有效值为80A，电流脉冲频率为500Hz，磁感应强度为30mT，磁脉冲频率为3征1500.相0H9A同z m，左m-中右时2，心，热量分布系数从39.52%升高到66.07%，电弧压力与电流密度分布特电压弧力旋由转半0.径35明KP显a减增小加，到形态0.由54原KP来a，的电锥形流被密压度缩由成2为0A柱状mm-2提高到。 焊缝成形实验表明：高频双脉冲作用使得焊缝成形良好，熔宽减小，熔深显著增大。