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(jiǎn)單方便且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接等特點(diǎn)，在TIG電弧、特別是自動(dòng)化TIG焊接中應(yīng)用非常廣泛。但是高頻電流磁場(chǎng)會(huì)嚴(yán)重干擾計(jì)算機(jī)、傳感器等電子設(shè)備的正常工作，而且對(duì)人體也有較大的危害。針對(duì)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(duì)象，采用試驗(yàn)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(shí)間為1ms的CO2激光進(jìn)行TIG電弧的引弧試驗(yàn)，并采用旁軸視覺傳感系統(tǒng)對(duì)激光等離子體引燃TIG電弧過程中的等離子體形態(tài)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。獲得了保護(hù)氣體、工件材料、激光離焦量以及作用時(shí)間等影響因數(shù)對(duì)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(yàn)結(jié)果表明，只有當(dāng)激光等離子體接觸到鎢極并滿足自持放電條件時(shí)才能引燃電弧。當(dāng)保護(hù)氣體選

3、用氬、氦混合氣體，工件材料選用鈦合金時(shí)等離子體的引弧性能最好。氣流量的變化也會(huì)影響到等離子體的體積，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣流量為15L/min時(shí)引弧性能最好。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，采用適當(dāng)散焦的激光或延長(zhǎng)脈沖激光峰值功率的持續(xù)時(shí)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(jìn)一步研究TIG電弧電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)等離子體引弧性能的影響，本文對(duì)鎢極與激光的相對(duì)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(jìn)行了研究。采用直流反接時(shí)，工件作為陰極，更