对于空心阴极真空环境焊接研究进展

《对于空心阴极真空环境焊接研究进展 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com专题综述俘搭空心阴极真空环境焊接研究进展哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室(150001)许建平巩春志田修波摘要空心阴极真空弧方法能够在低气压条件下形成电弧放电，作为一种真空焊接或太空焊接的工艺方法已经引起了国内外的研究。文中综述了空心阴极真空弧焊技术的研究进展，从真空弧的热物理性能、焊接工艺等方面归纳分析了空心阴极真空弧焊过程产生机理的研究现状，介绍了空心阴极真空弧焊的基本特征以及焊接工艺性能，对于进一步揭示空心阴极真空弧焊接机理及控制焊接质量具有重要意义。关键词：空心

2、阴极真空弧焊太空焊接焊接电弧中图分类号：TG4440前言1空心阴极真空弧焊接技术随着科学技术及航天技术的发展，宇宙空问站的空心阴极真空电弧焊接系统主要包括真空室、真功能和规模越来越大，这就要求宇宙空间站在太空环空抽气机组、空心阴极焊枪、焊接电源、气体流量控制境下进行组装连接、维护和维修空间设施。焊接作为系统等部分，如图1所示。空心阴极真空电弧焊接永久连接方法以其优良的性能受到广泛地关注。目(HCVAW)的工艺过程是焊接前真空室预抽真空至1前，国内外很多学者针对太空的特殊环境(失重、高真×10一一1×10Pa的范围，

3、微量的惰性气体流经一定空等)，研究了适合于该条件的焊接技术，并取得了成直径的空心阴极内部到达真空室中，利用真空抽气机就，例如：电子束焊J、激光焊_2J、空心阴极真空弧焊_3J组维持真空室的真空度在一定气压下，空心阴极焊枪等。其中电子束焊是主要的太空焊接技术方法，但是位于低气压真空室内，采取适当引弧方法实现焊接电需要解决电子束焊过程中存在x射线辐射、高压操作弧在低真空条件下引燃，并且维持空心阴极和阳极工等安全问题，而激光焊的效率较低、设备体积较大的缺件之间的电弧稳定燃烧，利用高温电弧作为热源实现点制约着其在空间焊接领

4、域中的应用。空心阴极真空工件的焊接。弧焊由于具有电弧能量集中、真空保护的无污染、对弧气体长不敏感等特点J，其作为地面的工业应用有效热源及太空的焊接热源引起各国学者的关注。2O世纪60年代，空心阴极真空弧放电首先被应用于低气压条件下高电离度离子产生的等离子体源l6J，例如研究其应用于热核反应、离子激光器、离子推进器及发动机等领域。随着放电机理研究的深人，莫斯科包曼高等技术学院首先开始研究空心阴极真空弧能否作为焊接热源的情况，随后俄罗斯众多行业广泛地将空心阴极真空弧应用于材料的熔化焊、堆焊和真空钎焊等工艺。20世纪80

5、年代以来，美国、Et本等国家开图1空心I凋极真空焊接试验原理展了空心阴极真空弧焊接方面的研究工作，20世纪90空心阴极是焊枪的主要部件，它主要由难熔金属年代，国内开始了空心阴极真空弧焊接技术方面的研制成，例如钽箔卷、空心钽管、氧化镧或钇钨管等材料，究，并取得了一些成果¨。空心阴极的内径一般为2—6mm。氩气流量范围一般收稿日期：2012—08—23为3～150mL／rain。基金项目：国家自然科学基金资助(10975041和10905013)。空心阴极真空电弧作为熔焊与钎焊的焊接热源，2012年第10期25学兔兔w

6、ww.xuetutu.com罅掳专题综述与常规的焊接热源相比，具有如下区别：面的电弧电流分布，通过Langmuir探针(0．25mm)(1)放电气压不同空心阴极真空电弧焊属于低测量电弧空间的等离子体性能参数(悬浮电位、电子密气压气体放电(1×10一一1Pa)，因此，在放电开始引度等)探讨了阳极热输入。研究发现空心阴极真空弧弧的过程中可能产生电极材料的蒸气电弧，并对电极能够在低气压条件下引弧和维持电弧正常燃烧，并且材料形成烧蚀甚至破坏电极材料。当气体流量较低时，例如：Q=0．17mlMs，电弧作用于(2)电极的电子发

7、射区域不同普通电弧焊的电阳极的区域直径大约为14mm；当气体流量较高时，例子发射一般位于电极尖端，而空心阴极真空电弧焊电如：Q=1．7mlMs，电弧作用于阳极的区域直径大约为子发射区域是空心阴极的内腔。31mm。相对于高气体流量而言，低气体流量下的电流(3)电极形状不同普通电弧焊一般是实心尖电作用阳极的区域直径降低，即电流作用区域收缩。在极，而空心阴极真空电弧焊采用一定尺寸的空心管状低气体流量下，通过Langmuir研究距离阳极不同高度阴极。位置的电弧空间的悬浮电位(如图2所示)发现，距离(4)弧长不同常规电弧焊的

8、电弧间隙小于10阳极高度为1mm时，电弧空间中心位置的电势分布具mm，而空心阴极真空电弧焊的阴极与阳极之间的稳定有明显的双结构，随着距离的增加(5mm，7mm高度)，燃烧电弧间隙可以达到数百毫米。这种双结构电势逐渐衰减，说明空心阴极真空弧的电子分布具有双层结构，并且电弧空间存在着强烈的电2空心阴极真空弧焊的电弧热物理性能研究子流动现象。焊接电弧作为焊接加热的