小電流脈沖TIG弧的高頻特征.pdf

1、脈沖TIG焊在提高能量密度、熱輸入控制、焊縫成形以及焊接質(zhì)量等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。但目前脈沖電弧的應(yīng)用頻率一般在30kHz以下。論文針對(duì)脈沖頻率提高以后,電弧可能出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新特性以及對(duì)焊接工藝的影響進(jìn)行深入研究,以期探求進(jìn)一步改善脈沖TIG弧焊性能的技術(shù)措施。
　　 深入研究了TIG弧的電學(xué)特性。通過(guò)對(duì)弧一源系統(tǒng)的高頻特性分析,建立了TIG弧動(dòng)態(tài)阻抗模型,導(dǎo)出了傳遞函數(shù),發(fā)現(xiàn)了高頻電弧的二階共

2、振特征。圍繞改善弧一源系統(tǒng)的高頻特性,研制了TIG弧主電源,搭建了基于直流+高頻交流的TIG電源、動(dòng)態(tài)阻抗測(cè)試機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試輸入不同頻率激勵(lì)電流條件下的TIG弧電弧響應(yīng)電壓,分析電弧的動(dòng)態(tài)阻抗。實(shí)驗(yàn)研究證明,小電流TIG弧的電特性具有明顯的二階慣性環(huán)節(jié)的振蕩特征;電弧諧振點(diǎn)的頻率與阻抗受到電流基值與弧長(zhǎng)的影響;在電弧諧振點(diǎn),電弧功率最大。
　　 采用電子密度作為研究電弧熱力學(xué)狀態(tài)的特征量,研究電弧的熱力學(xué)特性,研究電弧電特

3、性變化對(duì)電弧熱力學(xué)特性的影響。構(gòu)建了高頻脈沖電弧發(fā)射光譜同步觀測(cè)平臺(tái),利用Stark展寬原理和Griem公式,明確了電子密度基值和波動(dòng)幅值隨頻率變化的規(guī)律,并將電弧熱所產(chǎn)生的光譜信號(hào)與電弧的電壓電流信號(hào)相對(duì)應(yīng),測(cè)試了不同頻率下TIG弧的電子密度,驗(yàn)證了電子密度與電弧功率具有相同的變化特征,電弧電子密度的基值與波動(dòng)幅值在諧振點(diǎn)處達(dá)到最大。明確了電弧功率、電弧諧振、電子密度三者之間的關(guān)系。
　　 研究了高頻小電流脈沖TIG弧焊的工藝