第30卷，第4期 2010年4月
光谱学与光谱
分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
活性剂等离子弧焊焊接电弧的光谱与热分析
柴国明，朱轶峰
北京航空制造工程研究所，高能束流加工技术重点实验室，北京100024
Vol. 30, No. 4, pp1141-1145
April,2010
摘要针对活性剂等离子弧焊焊接过程，利用光谱分析方法对活性剂等离子弧焊焊接电弧进行光谱分析，采用红外热像伪着色法测定活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场，并建立活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型，对焊接电弧的成分及焊接电弧温度场进行了研究。研究结果表明，常规等离子焊焊接电弧以氩原子和氢一次电离离子的线为主，金属蒸气谐线不突出，焊接电强以气体粒子为主，属于气体电弧；活性剂等离子强焊焊接电弧的光谱中氢原子及氢一次离子谱线的辐射强度增强，Ti，Cr，Fe金属谱线大量涌现；活性剂等离子强焊焊接电弧的温度分布比较紫漆，温度场外形窄，温度分布范围较集中，电弧径向温
度梯度较大；电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式，关键词活性剂等离子弧焊；焊接电弧；光诺分析；温度场
中图分类号：TG456
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2010)04-1141-05
子焊焊接技术的机理，为活性剂等离子弧焊焊接技术的工程应用提供理论借鉴，无疑具有十分重要的理论研究意义和广阅的工程应用价值。针对活性剂等离子弧焊焊接电弧的光
活性化焊剂在增加焊接熔深、提高焊接效率方面有明显效果。如果将活性化焊剂应用到等离子弧焊焊接过程中，发展前景较为广泛，多年来对活性化焊剂主要是在TIG焊方面开展研究，而对于将活性化焊剂在其他焊接方法中的研究虽然也有但是并不是很深人(4)
焊接电弧的弧光信息能够反映电弧等离子体的状态，光谱分析方法[-]为电弧研究提供手段，早期的焊接过程电弧光谐研究主要是从电防护的角度出发。随着研究的深人，人们逐渐认识到焊接电强光谱中存在大量的焊接过程信息，可以被用来进行焊接过程的测控。煤接电弧光语信息目前的主要应用领域包括()：用光谱法诊断TIG和MIG/MAG焊电弧的温度，测定等离子体温度(；应用于图像传感方面(12.13)，气体成分及浓度测定与控制（可参见天津大学宋永伦的论文，1990)；TIG焊弧长测控和MIG焊控制熔滴过渡(4)(还可参见杨永强的论文(2002，天津大学))；在水下焊接及在水下等离子体等领域的应用[15]
目前，关于活性剂等离子弧焊焊接电弧光谱及热特性方面的研究比较薄弱。在实际应用中，难免会因缺乏理论依据而产生一定的盲目性，没有办法提供更加有效的指导，从而影响了这种技术的发展和推广。因此，开展活性剂等离子弧焊焊接电弧光谱及热特性的研究，从本质上认识活性剂等离
收日期：2009-01-10，修订日期：2009-04-20
谱分布和温度分布进行研究，为广泛应用活性剂等离子弧焊焊接技术进行理论铺垫。
试验材料与条件
焊接试验所用材料为SUS304不锈钢，化学成分如表1 所示。采用恒流特性等离子弧焊焊接电源进行焊接。所有焊接试验采用的焊接参数完全一致，电流100A、钨极直径4.8 mm、等离子气流量2.5L·min~l、保护气流量10L， min~1、钨极内缩量2mm、钨极尖角30°、焊枪喷嘴距工件5 mm。为了保证试验结果的准确性和可比性，在每条焊缝焊接之前，均重新研磨电极呈标准形状，调整电弧至标准长度，保证每条焊缝均在统一规范条件下焊接。
Table1
c 0.05
iS 0. 43
Mn
0. 87
SUS304
S 0.002
0. 03
Ni 8.19
Cr 18.14
活性剂的主要成分为TiO:，Cr2O，ZrO:和CaF，等。试验前，将活性剂粉末，用丙酮调和成溶减，然后用扁平毛剧均勾地将其涂敷在试板上，在涂数过程中尽可能地保证涂
基金项目：武器装备重点基金项目(614010)和高能束流加工技术重点实验室基金项目(41318.5.1.9)资助
作者篇介：柴国明，1978年生，北京航空制造工程研究所，高能束流加工技术重点实验室高级工程师万方数据
email; chaiguomingsohu.com