【摘要】：電弧診斷對(duì)于電弧理論模型的建立以及熔化極氣保焊的改進(jìn)和發(fā)展有著根本性的意義,其中最為重要的是對(duì)電流密度分布及溫度場(chǎng)分布的診斷。本文分別以改進(jìn)的分裂陰極法和激光干涉計(jì)量方法對(duì)熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)電弧的電流密度分布及溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了測(cè)量和計(jì)算。實(shí)驗(yàn)測(cè)得了電弧移動(dòng)時(shí)絕緣的兩極板上分布的電流,并對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。利用擬合的電流進(jìn)行計(jì)算,得出了GMAW電弧的電流密度分布呈現(xiàn)二階高斯分布。電流密度隨中心距而降低,邊緣溫度為中心溫度的十分之一。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)電流密度分布曲線最后一點(diǎn)的電流密度很大,這是由于選取了有限的點(diǎn)和范圍造成的。當(dāng)認(rèn)定電弧的半徑為無(wú)限大時(shí),該異常點(diǎn)就會(huì)消失。實(shí)驗(yàn)拍攝了不同焊接參數(shù)下的GMAW電弧全息干涉圖,并給出了利用干涉圖進(jìn)行反演溫度場(chǎng)分布的算法。GMAW電弧的溫度場(chǎng)分布同樣是二階高斯分布的形式,其擬合優(yōu)度可達(dá)0.99以上。隨著中心距的增加,電弧等離子內(nèi)部溫度的下降趨勢(shì)由陡峭變得舒緩。電弧溫度場(chǎng)分布受到焊接電流、干伸長(zhǎng)、保護(hù)氣流量以及熔滴過(guò)渡階段的影響。焊接電流升高時(shí),電弧的半徑增加,中心最高溫度增加,邊緣最低溫度增加。溫度下降速度及溫度-中心距曲線與x軸包圍的面積都隨焊接電流增加而不同程度變大。而干伸長(zhǎng)及保護(hù)氣流量的增加一方面會(huì)增加電弧中心溫度,另一方面卻會(huì)導(dǎo)致電弧邊緣溫度降低。二者都會(huì)導(dǎo)致溫度隨中心距的下降速度變慢。不同的熔滴過(guò)渡階段亦會(huì)對(duì)電弧溫度場(chǎng)分布造成影響,這主要與電弧的建立及熔滴過(guò)渡時(shí)帶走電弧的熱量有關(guān)。在這些階段中,電弧等離子體將不再滿足電離平衡假設(shè)。
[Abstract]:Arc diagnosis is of fundamental significance for the establishment of arc theoretical model and the improvement and development of gas shielded welding of molten electrode. The diagnosis of current density distribution and temperature field distribution is the most important one among which the most important is the diagnosis of current density distribution and temperature field distribution. In this paper, the current density distribution and temperature field distribution of (GMAW) arc in gas shielded electrode welding are measured and calculated by the improved split cathode method and laser interferometry method respectively. The current distribution on the insulating bipolar plate is measured experimentally and the current data are fitted. The current density distribution of GMAW arc is found to be the second order Gao Si distribution by using the fitted current. The current density decreases with the center distance, and the edge temperature is 1/10 of the center temperature. It is also found that the current density at the last point of the current density distribution curve is very large, which is due to the selection of limited points and ranges. When the arc radius is determined to be infinite, the anomaly will disappear. The holographic interferogram of GMAW arc with different welding parameters is photographed experimentally. The algorithm of inversion of temperature field distribution by interferogram is given. The temperature field distribution of GMAW arc is also the form of second-order Gao Si distribution, and the fitting result is above 0.99. As the center distance increases, the arc plasma internal temperature declines from steep to slow. The distribution of arc temperature field is affected by welding current, dry elongation, protective gas flow and droplet transfer stage. When the welding current increases, the arc radius increases, the center maximum temperature increases, and the edge minimum temperature increases. The temperature drop velocity, the temperature-center distance curve and the area surrounded by the x axis increase with the increase of welding current. The increase of dry elongation and shielding gas flow will increase the center temperature of the arc on the one hand and decrease the temperature at the edge of the arc on the other. Both will cause the temperature to slow down with the center distance. The temperature distribution of the arc is also affected by the different droplet transfer stages, which is mainly related to the establishment of the arc and the heat taken away from the arc during the droplet transfer. At these stages, the arc plasma will no longer satisfy the ionization equilibrium hypothesis.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG444.7

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