固壁約束TIG電弧的特性及超窄間隙焊接的應(yīng)用.pdf

1、超窄間隙焊接是采用間隙盡量小的I形坡口，得到焊接變形較小、接頭性能優(yōu)良的焊接接頭的一種高效率焊接技術(shù)，超窄間隙焊接的關(guān)鍵技術(shù)就是如何解決側(cè)壁熔合問題，因此它受到各國的廣泛關(guān)注。目前國際上采用電弧擺動或旋轉(zhuǎn)方法來解決側(cè)壁熔合問題，但此方法使焊接過程的控制及設(shè)備更為復(fù)雜，限制了超窄間隙焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用性。 本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了陶瓷片約束電弧超窄間隙焊接的焊槍，在焊槍上鎢極的兩側(cè)加上的圓形旋轉(zhuǎn)陶瓷片可以約束電弧，防止電弧攀升，防止鎢極和坡口

2、側(cè)壁產(chǎn)生等離子弧，有效的控制電弧的加熱區(qū)域，從而保證坡口兩側(cè)壁的有效熔合。創(chuàng)新性的采用氣動陶瓷片轉(zhuǎn)動和三向氣保護(hù)方式，通過試驗(yàn)確定了三向氣保護(hù)的氣體流量。通過對電弧形態(tài)的觀察分析，以及焊縫形狀的測量，試驗(yàn)研究了旋轉(zhuǎn)陶瓷片約束下的電弧形態(tài)和對母材的加熱特性；通過超窄間隙坡口焊接試驗(yàn)分析，匹配了合適的電壓、電流等焊接工藝參數(shù)，保證坡口側(cè)壁熔合，從而實(shí)現(xiàn)將坡口間隙減小到6mm以下進(jìn)行焊接的目的。采用平板分裂陽極法測定焊接電流在焊接過程中的分布

3、規(guī)律，同時(shí)自行設(shè)計(jì)了運(yùn)動銅絲靜電探針，對TIG電弧進(jìn)行低擾動診斷，測量了弧柱區(qū)不同位置的電位，結(jié)合靜電探針與等離子體相互作用機(jī)理分析了電位波形的形成機(jī)制，提出擺動載流通道TIG電弧模型。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)探針位于電弧的中央?yún)^(qū)域時(shí)，探針與載流等離子體和非載流等離子體發(fā)生交替接觸，使探針上的電位呈負(fù)電位和零電位交替變化的形式。電極的陰極斑點(diǎn)和工件的陽極斑點(diǎn)之間，形成一種直徑小于弧柱的載流通道，它以數(shù)百Hz的頻率，在電弧內(nèi)部溫度較高的等離子區(qū)空間旋轉(zhuǎn)