基于圖像法的脈沖GTAW電弧光譜診斷.pdf

1、脈沖TIG焊接工藝在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但對其電弧物理特性的認(rèn)識仍很有限。本文利用圖像法對脈沖TIG電弧進(jìn)行了光譜診斷，系統(tǒng)地研究了脈沖TIG電弧的溫度分布。
　　建立了電弧光譜圖像采集系統(tǒng)，系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)、干涉濾光片、中性減光片和成像透鏡等。與傳統(tǒng)的光譜儀掃描方法相比，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的時間和空間分辨率。
　　基于Bockasten三次多項式插值方法，開發(fā)了Abel逆變換算法，恢復(fù)了電弧徑向發(fā)射系數(shù)分布。用Matl

2、ab編寫了數(shù)據(jù)處理程序，實現(xiàn)了去背景、對稱化、濾波、Abel變換和溫度計算等處理功能。
　　采集了定點直流TIG電弧光譜圖像進(jìn)行診斷，電流為200A時電弧最高溫度達(dá)到了22000K，最大電子密度達(dá)到了2×1017cm-3，與光譜儀診斷結(jié)果一致。當(dāng)焊接電流從100A上升到200A，電弧最高溫度從21000K增大到22300K，但增大的趨勢逐漸平緩；弧長變化不影響電弧最高溫度，只影響電弧溫度場形態(tài)；計算了30°、60°和90°鎢極錐角

3、的電弧溫度發(fā)現(xiàn)60°電弧溫度最高；3.2mm鎢極直徑比2.4mm鎢極直徑電弧最高溫度高700K。
　　采集了頻率為5Hz、10Hz、62.5Hz、125Hz、250Hz和500Hz的脈沖TIG電弧光譜圖像進(jìn)行診斷，結(jié)果表明發(fā)射系數(shù)和電弧溫度隨時間周期性的變化與脈沖電流同步，電弧等離子體輻射強度和溫度整體分布不隨低頻脈沖頻率變化。分析了不同時刻直流和脈沖電弧性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)剛?cè)紵龝r電弧整體輻射強度和溫度都呈下降趨勢；對于脈沖TIG電弧，強