TIG焊冷致阴极收缩效应的研究

发布时间：2020-10-11 20:51

　　 钨极氩弧焊(TIG)具有设备成本低、工艺灵活性好、焊缝质量高等优势,已广泛应用于工业生产中。但普通TIG焊单道焊的穿透深度一般不超过3 mm,焊接中厚板时,需要开坡口,进行填丝多层多道焊。冷致阴极收缩效应被认为能够改善电弧性能,其基本原理是对钨极强冷却,压缩钨极尖端的阴极区,从而提高电弧根部的电流密度和电磁收缩力,达到压缩电弧的目的。水冷钨极能否产生阴极收缩效应并对电弧特性产生影响,没有得到实验验证。测定冷致阴极收缩效应的规律对改进TIG焊枪具有重要的指导意义。本文主要工作内容为:(1)设计不同钨极冷却程度的焊枪(焊枪1:弱冷钨极;焊枪2:强冷钨极),开展对比试验。构建了以CMOS相机为核心的图像传感系统,观察不同焊接参数条件下阴极尖端高温区(HTCR:High Temperature Cathode Region)尺寸的变化规律。发现相同焊接工艺参数条件下,焊枪1的HTCR尺寸均比焊枪2的大,说明冷致阴极收缩是有效的。(2)开展定点烧蚀实验,燃弧1.0 s,测试焊接电流、钨极夹角、钨极材料对HTCR和阳极烧蚀区尺寸的影响规律。焊接电流在100 A~500 A范围内,焊枪1和焊枪2的HTCR尺寸差值呈先增大后减小的趋势,在焊接电流为350 A时,差值最大。钨极夹角分别为30?、45?和60?时,HTCR高度最大差值和阳极熔化区直径最大差值逐渐减小,说明随钨极夹角逐渐增大,冷致阴极收缩的能力逐渐减弱。另外,钍钨的冷致阴极收缩的能力比铈钨大。阳极熔化区尺寸差值的变化规律与HTCR高度差的变化规律一致。(3)采用小孔法测量焊接过程中焊枪1和焊枪2在不同工艺参数条件下的电弧压力。电弧压力峰值和压力分布半径均随焊接电流的增加而增大,但焊枪2的增幅更大。钨极夹角分别为30?、45?和60?时,电弧中心压力逐渐增大。钨极夹角为45?或采用钍钨作为电极时,电弧中心压力的增幅更大。使用焊枪1和焊枪2分别对4 mm、6 mm和8 mm厚的304不锈钢板进行穿孔焊接,冷却钨极可降低穿孔阈值电流,扩大穿孔焊接工艺窗口。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG444.74
【部分图文】：

5图 1-3 双保护气焊枪原理图[38]图 1-4 HCVAW 焊接装置[39]hse 等人设计了 CF-TIG 焊枪，如图 1-5 所示，在传统 TIG 焊枪

第 1 章 绪论利用一种理论去解释各个物理过了电弧的组成，但是主要研究对传导和热电子发射的相互作用，研对稳态电弧的阴极进行描述[45]。阴极模型，并强调了电弧阴极建立了热电子电弧阴极模型，并包模型描述电极热传导和焦耳生成射能的转换以及热电子发射与阴极如图 1-7 所示。 ， ， 和 电流、电极表面辐射和电极表面

IG 焊接实验平台，使其满足不同工艺参数条件的焊接实验要求，同有不同水冷钨极程度的 TIG 焊枪（焊枪 1：弱冷钨极；焊枪 2：强冷构建图像传感系统，获得钨极尖端高温区的尺寸。然后是搭建压力量工件表面的电弧压力。压力传感系统的介绍会在第五章进行详主要内容是：搭建 TIG 焊接实验平台和图像传感系统；选择最优的适的滤光片获得清晰的钨极尖端高温区的图像；标定钨极尖端高温极区的尺寸（高度和宽度）；选择电弧图像拍摄的相机参数；验证 2 的钨极具有不同的冷却程度。接实验平台研究中搭建的拍摄钨极尖端高温区图像的 TIG 焊接实验平台如图验平台主要包括焊接系统和图像传感系统。其中焊接系统包括焊接集系统。
【参考文献】

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本文编号：2837103