等離子-TIG復合焊接電弧物理特性及工藝研究.pdf

1、近年來，復合焊接技術一直是焊接領域的一個研究熱點。和普通單弧焊相比，復合焊接技術能夠有效提升焊接質量和效率。為了充分利用等離子弧焊和TIG焊接方法的優(yōu)勢，本文將自行設計制作的小型等離子焊槍與TIG焊槍并列固定成一把焊槍，實現(xiàn)等離子-TIG復合焊接。為了深入了解該焊接方法的特點，本文對其電弧物理特性以及焊接工藝性能方面進行了系統(tǒng)的探索性研究。
　　利用CCD獲取并通過偽色彩增強技術處理電弧形態(tài)圖像，采用“小孔法”來測量電弧壓力。結果

2、表明，等離子弧和TIG電弧會在洛倫茲力的作用下形成一個耦合電弧。等離子弧電流對耦合電弧壓力的影響最為明顯，它的大小決定了等離子弧在復合前后電弧壓力峰值的變化。耦合電弧壓力的二維分布整體呈“葫蘆”狀。電弧靜特性方面，相比于單弧電壓，耦合狀態(tài)下等離子弧的電壓值會整體降低，而TIG電弧的電壓值會先降低后增加。
　　分析了低碳鋼復合焊焊縫的成形特點，研究了送絲方式以及各因素對焊縫成形的影響，通過熔池形態(tài)觀察以及受力分析來解釋成形變化機理。

3、結果表明，TIG電弧會在電弧壓力和熱輸入方面輔助等離子弧，這使得復合焊焊縫的表面成形及熔深明顯優(yōu)于單弧焊縫。熔池流動形態(tài)表明，在等離子弧壓力、TIG電弧壓力以及重力的共同作用下，熔池會處于動態(tài)振蕩狀態(tài)。側送絲方式的參數區(qū)間過于狹窄，前、后送絲方式均可以獲得良好的焊縫成形，而后送絲方式的熔深會稍大一些。鎢極間距或等離子電流過大時，液態(tài)金屬左邊緣處的等離子弧壓力大于TIG電弧壓力與局部液態(tài)金屬的重力之和，焊縫內部會出現(xiàn)大量氣孔。
　　

4、對比分析了P-T復合焊與P+T焊接方法在5mm低碳鋼對接試驗中的特點以及焊縫組織性能差異。結果表明，復合焊焊縫的正、背面成形都非常美觀，其截面形貌中的熔化區(qū)是一個整體，而P+T焊縫的熔化區(qū)由兩部分組成，具有雙道焊的特征。以獲得良好正、背面成形為前提，P+T焊接方法的能量消耗是復合焊的1.5倍。與P+T焊接方法相比，由于熔池存在振蕩過程，復合焊焊縫的熔合區(qū)聯(lián)生結晶受到抑制，焊縫下部分熔化區(qū)的針狀鐵素體明顯增多。焊縫區(qū)抗拉強度結果顯示，復合