单电源单面串联双TIG电弧焊接方法初步研究

摘要

本文提出一种新的焊接热源形式“单电源单面串联双电弧”，为了了解该电弧焊接物理特性，从工作机理、电弧形态、电弧静特性、热源特性、成形规律等方面对单电源单面串联双弧进行了初步的研究。
　　首先建立了单面串联双TIG电弧焊接实验平台，主要由焊接电源、工作台、双焊枪夹持装置、运动控制装置以及测试装置等组成。改变以往电弧焊都以焊枪和工件分别作为正负极的传统，采用两把常规 TIG焊枪分别接到焊接电源正负输出端，工件不接电源。焊接时，工件作为过渡，电流沿着焊枪1到工件然后到焊枪2，这样可以在焊枪1与工件之间，焊枪2与工件之间分别建立一个电弧。这两个电弧是串联的，从而形成“单电源单面串联双TIG电弧”。
　　利用CCD图像采集系统对串联双弧形态进行了观察分析，串联双弧可以稳定燃烧，钨极接负电弧是收缩，钨极接正电弧是发散的，两个电弧是相互排斥的。电流和弧间距对电弧形态影响较大。
　　对串联双弧静特性进行了测量，串联双弧的总电压达到25伏左右，表明同等电流情况下，串联双弧功率是传统单弧的两倍，串联双弧对工件能产生更大的热输入。
　　采用有限元方法对串联双弧焊接工件的热过程进行了数值模拟，研究结果表明在同等电流下，串联双弧熔深比单弧要大。
　　最后对串联双弧工艺特性进行了初步研究，对比了串联双弧和传统单弧在焊缝成形上的特点，研究了电流和弧间距对成形的影响。在低碳钢和不锈钢工件上焊接结果表明，同等电流情况下，串联双弧要比传统单弧熔深要深。
　　本文的研究结果表明，单面串联双弧是一种稳定的焊接新热源，能够产生较大的电弧功率，实现简单，有一定的学术研究价值和应用价值。

目录

单电源单面串联双TIG 电弧焊接方法初步研究

PRELIMINARRELIMINARY RESEARCH ON WELDING OFSINGLE-SIDED SERIES-CONNECTED DOUBLETIG ARCS BASE ON SINGLE POWER

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景

1.2高效焊接方法研究现状及分析

1.3本文主要研究内容

第2章单电源单面串联双TIG电弧原理及实验装置

2.1单电源单面串联双电弧工作原理

2.2单面串联双弧焊接实验平台

2.3单面串联双弧的建立

第3章单面串联双弧形态及静特性

3.1CCD电弧图像采集系统

3.2串联双TIG弧形态分析

3.3串联双弧静特性

3.4小结

第4章双TIG焊接过程计算机数值模拟

4.1引言

4.2有限元建模

4.3数值模拟结果分析

4.4小结

第5章串联双弧焊接工艺特性实验研究

5.1引言

5.2实验准备

5.3工艺参数对焊缝成形的影响

5.4串联双TIG弧焊与单电弧焊的对比

5.5本章小结

结论

参考文献

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致谢