脈沖tig弧電學(xué)特性研究現(xiàn)狀

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1、脈沖TIG弧電學(xué)特性研究現(xiàn)狀摘要：本文對脈沖TTG弧電學(xué)特性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)、探討,認(rèn)為現(xiàn)階段對脈沖TIG弧電學(xué)特性研究的基礎(chǔ)和對象有了清晰地認(rèn)識，研究方內(nèi)容主要集中于脈沖TIG弧的挺度、壓力、陽極行為、功率、頻率、物理特性、電弧穩(wěn)定性等方向，但在波形和頻率等方向尚有不足。關(guān)鍵詞：脈沖TIG??；電學(xué)特性；研究現(xiàn)狀；Abstract:ThispapersummarizesanddiscussesthestudystatusofpulseTIGelectricityproperties,thinkingthattheunderstendingofthefoundationa

2、ndobjectsofpulseTIGelectricitypropertiesisclearatpresent,withthedirectionofstiffness,pressure,anodebehavior,power,frequency,physicalcharacteristics,arcstability,whilethedefectsinwaveformandfrequency?Keywords:pulseTIGarc;electricityproperties;studystatus中圖分類號:0441.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-2104(201

3、2)1.脈沖TIG焊脈沖TIG焊在工藝上的主要特點(diǎn)在于采用可控的脈沖電流來加熱工件，其電弧線能量低，適于焊接薄板或者超薄板；電脈沖規(guī)范調(diào)整參數(shù)多,有利于精確控制焊接能量及莫分布。脈沖TIG焊按照直交流劃分為直流脈沖TIG焊和交流脈沖TIG焊。脈沖TIG焊使用的脈沖頻率范圍H前主要有兩個區(qū)域：一個區(qū)域是0.5-lOHz,是應(yīng)用最廣泛的一種，稱為低頻TIG焊，另一個區(qū)域是lOKHz?30KHz,稱為高頻TIG焊。其中，在10Hz~10KHz范圍內(nèi)，由于電弧的閃爍和噪聲而應(yīng)用很少。2.脈沖TIG弧電學(xué)特性的研究現(xiàn)狀電學(xué)特性是脈沖TIG弧其研究的一個重要方面，主要包括其電流密度、陽

4、極行為、高頻效應(yīng)等。在國外，二十世紀(jì)八十年代初期制造的脈沖TIG焊接電源已經(jīng)達(dá)到T20KHz的水平，當(dāng)時一些國外學(xué)者對此進(jìn)行了研究。T.Yamaoto等對電弧的挺度和脈沖頻率的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：隨著電弧脈沖頻率的增加，電弧挺度增加，但當(dāng)脈沖頻率超過5KHz時，電弧的挺度和頻率的關(guān)系已不明顯，此時的電弧挺度只是脈沖值與占空比的函數(shù)。隨后GeorgeE.Cook等對直流TIG弧與脈沖TIG弧的電弧壓力進(jìn)行了定量研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：在同等的輸入功率條件下，脈沖TIG弧的電弧壓力比直流TIG弧的壓力可大至十倍，然而隨著占空比的增大，脈沖TIG弧的電弧壓力迅速下降，直至接近直流

5、。這方面的研究在國內(nèi)開始于二十世紀(jì)九十年代，國內(nèi)學(xué)者對高頻脈沖TIG弧的機(jī)理以及工藝進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。趙家瑞、孫棟、胡繩抓等在對20KHz以下高頻脈沖TIG焊電弧的陽極行為進(jìn)行了研究。首次測定了高頻脈沖TIG焊電弧陽極的平均電流密度分布和中心電流密度動態(tài)過程，發(fā)現(xiàn)電弧陽極平均電流密度徑向分布可用正態(tài)分布函數(shù)來描述，見圖1。電弧陽極電流密度隨脈沖頻率提高而增大，電流分布半徑隨頻率增加而減小，脈沖頻率進(jìn)一步提高，其變化速度減慢，最后趨于穩(wěn)定。通過對高頻TIG焊電弧陽極軸向壓力分布進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)其軸向壓力分布可用分段函數(shù)描述，靠近電弧中心部分符合正態(tài)分布，而靠近電弧邊緣部分符

6、合指數(shù)分布。電弧中心軸向壓力，開始隨頻率增加而增加，當(dāng)頻率為5KHz時達(dá)到最大值，然后，隨脈沖頻率增加而減小。電弧陽極軸向壓力隨著電流增大而顯著增大，隨著弧長增大而減小。通過高頻TIG焊電弧陽極電流密度動態(tài)過程的測定，趙家瑞等還發(fā)現(xiàn)在脈沖邊沿存在…個電流密度尖峰，它是產(chǎn)生高頻壓縮效應(yīng)的主要原因，從而明確了高頻TIG焊電弧高頻效應(yīng)的實(shí)質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，焊接精密薄件，采用脈沖頻率為20KHz左右的小電流焊接工藝，其電弧能量密度、軸向壓力均適中，口電弧穩(wěn)定，噪音小，焊縫成型好。趙家瑞，李義丹研究了高頻TIG焊電弧功率特征和高頻效應(yīng)機(jī)理以及它們之間的關(guān)系。通過研究脈沖焊電弧的電流電壓波

7、形，發(fā)現(xiàn)電弧功率隨著頻率增加而提高，由此提出自由電弧在脈沖電流作用下，其形態(tài)的動態(tài)過程屬于慣性系統(tǒng)的假設(shè)，并JJ]20000幅/s的高速攝影進(jìn)行了驗(yàn)證，通過對慣性系統(tǒng)電弧的可控性分析，發(fā)現(xiàn)自由電弧可由高頻脈沖電流控制在非穩(wěn)定狀態(tài)上，此時電弧脈沖電壓明顯提高，據(jù)此認(rèn)為這就是電弧高頻效應(yīng)的機(jī)理。同時還研究了影響高頻效應(yīng)的幾個主要因素，著重分析了維弧電流的作用，提出高頻條件下由于電弧慣性，瞬間電流停止并不會導(dǎo)致電弧的熄滅，高頻焊不需要維弧電流。利用電弧慣性導(dǎo)出脈沖電壓及電弧功率與脈沖頻率的關(guān)系，認(rèn)為在相同平均電流情況下，