脉冲tig弧电学特性研究现状

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1、脉冲TIG弧电学特性研究现状摘要：本文对脉冲TTG弧电学特性的研究现状进行了总结、探讨,认为现阶段对脉冲TIG弧电学特性研究的基础和对象有了清晰地认识，研究方内容主要集中于脉冲TIG弧的挺度、压力、阳极行为、功率、频率、物理特性、电弧稳定性等方向，但在波形和频率等方向尚有不足。关键词：脉冲TIG弧；电学特性；研究现状；Abstract:ThispapersummarizesanddiscussesthestudystatusofpulseTIGelectricityproperties,thinkingthattheunderstendingofthefoundationa

2、ndobjectsofpulseTIGelectricitypropertiesisclearatpresent,withthedirectionofstiffness,pressure,anodebehavior,power,frequency,physicalcharacteristics,arcstability,whilethedefectsinwaveformandfrequency・Keywords:pulseTIGarc;electricityproperties;studystatus中图分类号:0441.1文献标识码:A文章编号:2095-2104(201

3、2)1.脉冲TIG焊脉冲TIG焊在工艺上的主要特点在于采用可控的脉冲电流来加热工件，其电弧线能量低，适于焊接薄板或者超薄板；电脉冲规范调整参数多,有利于精确控制焊接能量及莫分布。脉冲TIG焊按照直交流划分为直流脉冲TIG焊和交流脉冲TIG焊。脉冲TIG焊使用的脉冲频率范围H前主要有两个区域：一个区域是0.5-lOHz,是应用最广泛的一种，称为低频TIG焊，另一个区域是lOKHz〜30KHz,称为高频TIG焊。其中，在10Hz~10KHz范围内，由于电弧的闪烁和噪声而应用很少。2.脉冲TIG弧电学特性的研究现状电学特性是脉冲TIG弧其研究的一个重要方面，主要包括其电流密度、阳

4、极行为、高频效应等。在国外，二十世纪八十年代初期制造的脉冲TIG焊接电源已经达到T20KHz的水平，当时一些国外学者对此进行了研究。T.Yamaoto等对电弧的挺度和脉冲频率的关系进行了研究。结果表明：随着电弧脉冲频率的增加，电弧挺度增加，但当脉冲频率超过5KHz时，电弧的挺度和频率的关系已不明显，此时的电弧挺度只是脉冲值与占空比的函数。随后GeorgeE.Cook等对直流TIG弧与脉冲TIG弧的电弧压力进行了定量研究。经研究发现：在同等的输入功率条件下，脉冲TIG弧的电弧压力比直流TIG弧的压力可大至十倍，然而随着占空比的增大，脉冲TIG弧的电弧压力迅速下降，直至接近直流

5、。这方面的研究在国内开始于二十世纪九十年代，国内学者对高频脉冲TIG弧的机理以及工艺进行了深入细致的研究。赵家瑞、孙栋、胡绳抓等在对20KHz以下高频脉冲TIG焊电弧的阳极行为进行了研究。首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布和中心电流密度动态过程，发现电弧阳极平均电流密度径向分布可用正态分布函数来描述，见图1。电弧阳极电流密度随脉冲频率提高而增大，电流分布半径随频率增加而减小，脉冲频率进一步提高，其变化速度减慢，最后趋于稳定。通过对高频TIG焊电弧阳极轴向压力分布进行测定，发现其轴向压力分布可用分段函数描述，靠近电弧中心部分符合正态分布，而靠近电弧边缘部分符

6、合指数分布。电弧中心轴向压力，开始随频率增加而增加，当频率为5KHz时达到最大值，然后，随脉冲频率增加而减小。电弧阳极轴向压力随着电流增大而显著增大，随着弧长增大而减小。通过高频TIG焊电弧阳极电流密度动态过程的测定，赵家瑞等还发现在脉冲边沿存在…个电流密度尖峰，它是产生高频压缩效应的主要原因，从而明确了高频TIG焊电弧高频效应的实质。实验证明，焊接精密薄件，采用脉冲频率为20KHz左右的小电流焊接工艺，其电弧能量密度、轴向压力均适中，口电弧稳定，噪音小，焊缝成型好。赵家瑞，李义丹研究了高频TIG焊电弧功率特征和高频效应机理以及它们之间的关系。通过研究脉冲焊电弧的电流电压波

7、形，发现电弧功率随着频率增加而提高，由此提出自由电弧在脉冲电流作用下，其形态的动态过程属于惯性系统的假设，并JJ]20000幅/s的高速摄影进行了验证，通过对惯性系统电弧的可控性分析，发现自由电弧可由高频脉冲电流控制在非稳定状态上，此时电弧脉冲电压明显提高，据此认为这就是电弧高频效应的机理。同时还研究了影响高频效应的几个主要因素，着重分析了维弧电流的作用，提出高频条件下由于电弧惯性，瞬间电流停止并不会导致电弧的熄灭，高频焊不需要维弧电流。利用电弧惯性导出脉冲电压及电弧功率与脉冲频率的关系，认为在相同平均电流情况下，