激光等離子體引燃TIG電弧特性研究.pdf

1、由于高頻引弧具有引弧性能好，簡單方便且易于實現(xiàn)自動化焊接等特點，在TIG電弧、特別是自動化TIG焊接中應(yīng)用非常廣泛。但是高頻電流磁場會嚴重干擾計算機、傳感器等電子設(shè)備的正常工作，而且對人體也有較大的危害。針對這些問題，本文提出了采用激光等離子體引燃TIG電弧的新方法。激光等離子體引弧是利用激光與材料產(chǎn)生等離子體來導(dǎo)通鎢極與工件之間的間隙，從而引燃TIG電弧的物理過程。本文以激光等離子體為研究對象，采用試驗研究的方法系統(tǒng)地分析了激光等離子

2、體的引弧性能隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律，揭示了激光等離子體引燃TIG電弧的必要條件和物理現(xiàn)象。本文以脈沖時間為1ms的CO2激光進行TIG電弧的引弧試驗，并采用旁軸視覺傳感系統(tǒng)對激光等離子體引燃TIG電弧過程中的等離子體形態(tài)進行了實時監(jiān)測。獲得了保護氣體、工件材料、激光離焦量以及作用時間等影響因數(shù)對激光等離子體的形態(tài)和大小以及等離子體的引弧性能的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明，只有當激光等離子體接觸到鎢極并滿足自持放電條件時才能引燃電弧。當保護氣體選

3、用氬、氦混合氣體，工件材料選用鈦合金時等離子體的引弧性能最好。氣流量的變化也會影響到等離子體的體積，試驗中發(fā)現(xiàn)，當氣流量為15L/min時引弧性能最好。同時發(fā)現(xiàn)，采用適當散焦的激光或延長脈沖激光峰值功率的持續(xù)時間，可以增加金屬蒸氣的含量，從而提高等離子體的引弧性能。為了進一步研究TIG電弧電場強度對等離子體引弧性能的影響，本文對鎢極與激光的相對位置、接線方式、鎢極尖端形狀以及到工件的距離等參數(shù)進行了研究。采用直流反接時，工件作為陰極，更