水下濕法焊接技術(shù)近年來得到了廣泛應(yīng)用,但缺乏對(duì)其機(jī)理方面的研究,利用光譜分析的方法對(duì)水下濕法焊接引弧過程的電弧等離子體溫度和電子數(shù)密度進(jìn)行了研究。首先搭建了水下濕法焊接電弧光譜診斷平臺(tái),對(duì)焊接過程中的電流電壓及光譜信號(hào)進(jìn)行了同步采集,根據(jù)電流電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)對(duì)水下濕法焊接引弧過程進(jìn)行了界定。在此基礎(chǔ)上,通過光譜儀的延時(shí)功能分別采集了引弧5, 10, 15, 20及25 ms的光譜信號(hào),對(duì)采集的光譜信號(hào)進(jìn)行分析,標(biāo)定了計(jì)算等離子體溫度及電子數(shù)密度所需要的Fe元素譜線和H元素譜線,為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,引弧不同時(shí)刻均選取了五組數(shù)據(jù),運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)五組數(shù)據(jù)作平均化處理,在標(biāo)定的Fe元素譜線中選取了五條合適的譜線,利用玻爾茲曼圖示法分別計(jì)算了引弧不同時(shí)刻的水下濕法焊接電弧等離子體溫度,同時(shí),根據(jù)光譜儀檢測(cè)到的氫元素的α譜線,結(jié)合等離子體發(fā)射光譜的斯塔克譜線展寬理論,計(jì)算了水下濕法焊接引弧不同時(shí)刻的電子數(shù)密度。計(jì)算結(jié)果表明:在引弧的不同時(shí)刻,水下濕法焊接電弧等離子體溫度變化呈現(xiàn)不同的特點(diǎn),在引弧5和20 ms溫度值分別出現(xiàn)峰值,到最后穩(wěn)弧時(shí)刻溫度值達(dá)到4 414 K;電子數(shù)密度在... 

【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(11)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

水下濕法焊接電弧光譜診斷平臺(tái)

從圖2電流波形中可以看出, 在KL段電流一直為0, 對(duì)應(yīng)的電壓圖中CD段為空載電壓, 約為40 V, 在EF段雖然電壓、 電流均存在數(shù)值, 但電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)定電壓, OP段電流為0, 在電壓圖IJ段, 電壓逐漸上升直到J點(diǎn)之后趨于穩(wěn)定, 電流圖中對(duì)應(yīng)的QR段電流逐漸下降直到S點(diǎn)之后趨于穩(wěn)定, 因此J(S)點(diǎn)之后為穩(wěn)弧階段, 那么IJ(QR)段為水下濕法焊接的引弧階段, 整個(gè)引弧階段持續(xù)約20 ms。確定了引弧階段, 利用光譜儀的外部觸發(fā)功能, 設(shè)計(jì)了電壓觸發(fā)電路, 并設(shè)計(jì)成可延遲不同的觸發(fā)時(shí)間, 在此基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)中分別采集了引弧5, 10, 15, 20和25 ms的光譜數(shù)據(jù), 積分時(shí)間設(shè)置為1.05 ms, 電流電壓數(shù)據(jù)也進(jìn)行了同步采集, 為了避免單次測(cè)量帶來的誤差, 保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性, 實(shí)驗(yàn)中采集了多組數(shù)據(jù), 從多組數(shù)據(jù)中進(jìn)行對(duì)比分析, 選取較好的5組數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析計(jì)算。

圖3是引弧5 ms的電弧光譜圖, 借助NIST美國原子光譜數(shù)據(jù)庫以及特征譜線的相關(guān)數(shù)據(jù)[7], 對(duì)電弧光譜進(jìn)行診斷, 圖4是H(656 nm)元素的特征譜線。為了進(jìn)一步對(duì)溫度及電子密度進(jìn)行計(jì)算, 主要對(duì)Fe和H元素進(jìn)行標(biāo)定。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]焊接電弧引燃過程的機(jī)理分析[D]. 石里男.北京工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]藥芯焊絲TIG焊的電弧特性研究[D]. 劉瑩.天津大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3473467