第35卷，第1期 2015年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No,1·Pp5-9
January,2015
双丝脉冲MIG焊接电弧光谱诊断及热源耦合机理分析
刘永强，李桓，杨立军1*，郑凯，高莹 1.天津大学天津市现代连接技术重点实验室，天津300072
2.天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津300222
摘要搭建了双丝脉冲MIG焊接试验系统，为了分析研究双丝脉冲MIG焊接的热源耦合机理以及电弧温度场，采用光谱技术对其电弧进行了诊断分析，采用中空探针法进行等离子体的辐射采集，得到电弧等离子体的光信号，利用Boltzmann图法计算广双丝脉冲MIG焊接电弧等离子体的电子温度，得出广电弧等离子体的电子温度分布规律，并结合电信号采集和高速摄像技术对电弧进行了综合分析。研究创新之处在于结合广电弧的高速摄像图片信息和电弧等离子体的光信号对双电弧耦合机理进行分析，对电弧温度场进行了较为直观的分析研究。试验结果表明，在本试验条件下焊接过程实现了推挽式输出，实现了一脉一滴的过渡方式；两个电弧在焊接过程中在磁场的作用下相互吸引，向中心发生了偏移，在双电弧的儿何中心形成了新的热源中心，并且电弧发生上款现象：双电弧电子温度整体量倒V型分布，在双电弧儿向中心位置，距工
件表面3mm的位置电弧电子温度最高，为16887.66K，比最低温度11963.63K高大约4900K。关键词双丝脉冲MIG焊接；电弧等离子体；电子温度；高速摄像
中图分类号：TG403
引言
文献标识码：A
D0I : 10, 3964/j issn, 1000-0593 (2015 )01-0005-05
电子温度，Tsujimura等利用光谱技术对焊接电弧等离子体进行了研究[1.12}，国内外利用光谱技术针对双丝焊的研究鲜有报道。
在1948年双丝焊早即被应用于双丝埋弧焊]，对于熔化极气体保护双弧焊的研究最早于1955年。近十年，多丝气保焊技术得到迅速发展。许多国家在这方面开展了大量的研究工作。其中比较有影响的有奥地利的Fronius公司的 T.I.M.ETwin焊接工艺、瑞典的AGAAB公司的Rapid Melt焊接工艺和德国的CLOOS公司的TandemTwinAro 焊接工艺[3-5]。双丝气体保护焊接具有焊接速度高、熔敷效率高、热输入线能量小和焊接气孔少等特点，得到了广泛的应用]
焊接电弧中含有非常丰富的光谱信息，它是认识焊接物理过程的丰富源泉？。利用光谱分析技术对等离子体的温度场进行研究，广解其内部发生的各种复杂的质量和能量的传输过程等物理化学现象，对实际焊接过程有着重要的指导意义]。国内外已经开展了大量的研究，Ribic等对激光-电弧复合焊接等离子体的电子温度、电子密度和电导率进行了研究，斯红等利用Boltzmann图法计算了电弧等离子体的
收稿日期：2013-12-26，修订日期：2014-03-18
因此，本文搭建了双丝脉冲MIG焊接试验系统，同步采集电弧光谱信号、电信号和高速摄像信号进行了实验。
实验部分 1
双丝脉冲MIG焊接试验系统如图1所示，由焊接系统和信号采集系统组成。实验过程中，光谱信号和高速摄像信号分两次采集。
脉冲控制器
V300焊机
送丝机1
焊接方向
送丝机2
V350焊机
Fig. 1Schematic diagram of Experimental system
基金项目：国家自然科学基金项目（51175374），天津市应用基础及前沿技术研究计划项目（09JCYBJC05000)和天津市科技支撑计划重点项
目（10ZCKFSF00200)资助
作者简介：刘永强，1991年生，天津大学天津市现代连接技术重点实验室硕士研究生
》通讯联系人
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