基于标准温度法TIG电弧温度场诊断技术研究

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传统的焊接研究大多从焊接工艺参数(电流、电压)等入手,没有去分析电弧作为一种特殊等离子体其内部各物理特性;根据电弧等离子体光谱诊断理论,本文通过研究直流/脉冲TIG电弧(母材:水冷紫铜,保护气氛:氩气)等离子体热力学参数(电弧温度场、电子密度分布)去分析电弧内部进行着的各种复杂的能量和质量输运过程。
　　实验过程中搭建了基于光谱仪的光谱采集系统和基于CCD高速相机的电弧图像采集系统;首先利用Boltzmann作图法和标准温度法(ArI:794.8nm)分别测得直流TIG电弧的温度场分布为12K-22K之间,通过对比两种方法发现Boltzmann作图法较为简单、快速,但在时间分辨率和空间分辨率上不如标准温度;其次利用Stark展宽法和Saha方程法测得直流TIG电弧的电子密度分布为1022-1023(m-3),根据局部热力学平衡判据,认为直流TIG电弧(200A)满足局部热力学平衡。
　　最后以脉冲TIG电弧为研究对象,利用标准温度测得其峰值(基值)稳定时刻电弧温度场分布和相同电流的直流 TIG电弧相同;峰值-基值(基值-峰值)过渡时刻,电弧的温度电弧滞后于电弧电流的变化(滞后时间小于1ms);脉冲 TIG电弧频率(1Hz-500Hz)的变化对电弧的热力学状态没有影响。
　　本文通过对直流/脉冲TIG电弧等离子体的热力学参数(温度场、电子密度)研究,进一步丰富了光谱法诊断法在焊接领域里面的应用,为为改善焊接质量提供了理论基础。

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作者
斯红;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名华学明;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类焊接缺陷及质量检查;
关键词
电弧等离子体光谱诊断; 标准温度法; 图像采集系统; 热力学参数; 焊接质量;

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