以8.0 mm高氮钢板为试验材料,采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和电弧形态的变化,并采集焊接过程中电弧和熔滴图像。利用弧焊分析仪记录电弧电信号,通过试验深入研究了焊接过程中的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系。实验结果表明,在焊接电流 I＝160 A,电流电压 U＝22.4 V,其余焊接参数不变时发现,电弧形态变化所经历的时间长短有所不同,焊接电流越大,电弧形态变化时间较短。熔滴形成并长大的过程中电弧电压是逐渐减小的而对应的焊接电流增大,随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式也会发生变化,熔滴尺寸减小,不同的熔滴过渡模式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大。

气体熔池耦合活性TIG焊接方法是一种新型的活性焊接方法, 该方法采用内外两层气体进行TIG焊, 内层惰性气体保护熔池金属和钨电极, 外层气体引入活性元素O, 使焊缝熔深增加, 并通过调节内外喷嘴的相对位置, 简单方便地调节外层活性气体与熔池表面的耦合度, 实现对焊缝成形和焊缝性能的控制。 外层气体的引入对焊接电弧有着重要的影响, 因此针对气体熔池耦合活性TIG电弧, 采用Boltzmann作图法分析了外层气体为O2时不同耦合度下电弧等离子体的温度分布, 在此基础上研究了电弧电压和电弧形貌的变化规律。 结果表明, 与普通TIG电弧对比, 气体熔池耦合活性TIG焊时, 外层气体引入氧可使电弧略有收缩, 电弧中心温度升高, 同时电弧电压上升; 与内外层气体都为Ar的情况相比, 外层采用O2对电弧的收缩作用更明显。 当耦合度从0增加到2时, 电弧中心温度和电弧电压都略有上升。 在气体熔池耦合活性TIG焊中电弧收缩不明显, 进行不锈钢焊接时熔深显著增加的主要机理不是电弧收缩。