高壓TIG焊接電弧特性研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TG409學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.791密級：公開工學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文士學(xué)位論文高壓TIG焊接電弧特性研究碩士研究生：鞏杉導(dǎo)師：高洪明教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2013年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著海洋資源開發(fā)工程的大量開展，水下焊接技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。但目前對于高壓TIG焊接電弧

2、的相關(guān)研究還不夠成熟。本文主要研究了高壓環(huán)境下（0.13.5MPa壓力范圍內(nèi)）TIG電弧特性的變化規(guī)律，初步揭示環(huán)境壓力對TIG焊接過程的影響。本文建立了高壓TIG焊接實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)包括高壓環(huán)境模擬艙、自動焊接裝置、系統(tǒng)運行輔助設(shè)備以及控制單元等，能夠進(jìn)行3.5MPa壓力范圍內(nèi)TIG焊接實驗研究。高壓環(huán)境下的TIG電弧在形態(tài)以及電特性方面均表現(xiàn)出了與常壓條件下電弧的明顯的不同。在0.13.5MPa壓力范圍內(nèi)，TIG電弧隨環(huán)境壓力的升高沿

3、徑向收縮，由鐘罩形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼒A柱形，電弧的亮度顯著提高，但電弧受到壓縮的趨勢隨環(huán)境壓力的升高是相對減小的。在50200A范圍內(nèi)，電弧靜特性曲線呈現(xiàn)上升特性，隨環(huán)境壓力的升高而整體上移。由于電弧體積不能被環(huán)境壓力無限壓縮，TIG電弧電壓隨環(huán)境壓力增加而增加的趨勢是逐漸減小的。實驗結(jié)果表明電弧電壓與環(huán)境壓力的平方根近似呈線性關(guān)系，3.5MPa壓力下電弧電壓比常壓條件下高出2030V。由于電弧陰極區(qū)與陽極區(qū)均有一定程度收縮，陰極壓降和陽極壓

4、降之和也隨著環(huán)境壓力的升高而升高。基于局部熱力學(xué)平衡討論了環(huán)境壓力對TIG電弧等離子體輻射規(guī)律的影響。采用Saha方程計算了不同壓力條件下等離子體中粒子數(shù)密度的變化，結(jié)果表明，相同溫度下，氬原子的電離率降低，粒子數(shù)密度隨環(huán)境壓力的增加而增加。并據(jù)此計算了ArI794.8nm特征譜線發(fā)射系數(shù)與溫度的關(guān)系，結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)溫度隨環(huán)境壓力的增加而增加，但其增加量逐漸減小。建立了包含CCD、窄帶濾光片、減光片以及透鏡等的TIG電弧特征譜圖像采集系統(tǒng)