药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造电弧特性研究

摘要：

对药芯焊丝脉冲T IG电弧增材制造电弧特性展开研究.利用高速摄像拍摄不同熔敷层脉冲电流条件下的电弧与熔滴过渡图片,对高速摄像图片进行分析,发现焊丝熔化过程存在"滞熔"现象,导致熔滴过渡存在渣桥过渡与液桥过渡两种接触过渡方式,在脉冲峰值电流较小的50/100 A电流参数下,出现熔滴断续的渣桥过渡的频率最高.熔滴过渡影响电弧温度场与药粉成分在电弧中的分布,利用光谱诊断分析熔敷过程中在不同脉冲峰值电流与脉冲基值电流条件下电弧温度场及药粉成分在电弧中的分布.利用点阵法测量得到各点光谱数据,根据Boltzmann图法计算各点温度,将各点温度拟合得到完整电弧温度场,结果表明,焊丝从钨极轴线前(左)侧送入,吸收电弧热量并且对电弧有扰动作用,电弧前侧温度低于电弧后(右)侧,电弧前侧尺寸稍小于后侧;随着熔敷层数增加,降低峰值电流,电弧收缩,高温区面积相对减小,低温区面积相对增大.电弧最高温度区域出现在钨极下方1～2 m m的范围,大约为13000～15000 K,脉冲峰值电流越大则最高温度区域面积越大.在脉冲基值电流时期,由于电流小,电弧面积相比于峰值时期要小得多,焊丝与电弧相互作用减弱,电弧温度场基本关于钨极轴线对称分布.选择药芯焊丝中特有的Na元素的NaⅠ589.6 nm谱线对其分布点进行标记,拟合绘出不同脉冲峰值电流与基值电流下药粉元素在电弧中的分布情况,结果表明,电流越小,药粉运动高度越低,在不同的脉冲峰值电流下药粉均没有沾染到钨极上,在不同的脉冲峰值电流与脉冲基值电流下Na元素均偏电弧后侧分布,说明焊丝自电弧前侧送入熔池后,在电弧前侧的电弧中没有出现药粉强烈的喷发现象,而是进入熔池进行冶金反应.接触过渡解决了碱性焊丝工艺性差的问题,电弧较为稳定,避免药粉喷发损伤钨极,熔敷过程稳定进行.

关键词：药芯焊丝;脉冲TIG增材制造;光谱诊断;高速摄像;电弧特性

所属期刊栏目：41

分类号：TG403(焊接、金属切割及金属粘接)

资助基金：国家自然科学基金项目51875403

在线出版日期：2021-08-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2397-2403