华南理工大学学报(自然科学版)

作者：李春凯, 丁彬, 石玗, 等

单位：1.兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃 兰州 730050；2.兰州理工大学 温州泵阀工程研究院，浙江 温州 325100；3.北京石油化工学院 机械工程学院，北京 102617

关键词：活性钨极氩弧焊,氧化物,光谱诊断,电弧温度

基金：国家自然科学基金资助项目(52005237);浙江省自然科学基金资助项目(LQ21E050023);甘肃省自然科学基金资助项目(20JR10RA164);兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室开放课题(SKLAB02019009);光机电装备技术北京市重点实验室开放基金资助项目(KF2019-01);甘肃省教育厅优秀研究生“创新之星”项目(2021CXZX-440)

活性钨极氩弧焊（A-TIG焊）作为一种新型的焊接方法，通过在母材表面预先涂覆活性剂来增加焊缝熔深、提升焊接效率，在实际生产中已经得到了广泛的应用。氧化物作为A-TIG焊中最为常见的活性剂配方之一，其影响电弧行为的机制目前仍存在一定争议。为明晰氧化物对TIG焊电弧行为的影响机制，文中搭建了电弧形态与电弧空域光谱同步采集系统，研究了氧化物作用下电弧空域中活性剂粒子及氩、铁等带电粒子的谱线分布规律和电弧形貌特征，并基于Boltzmann作图法计算了不同区域的电弧电子温度。研究发现：电弧空间中的Ar Ⅱ谱线相对强度随距阴极区距离的增大逐渐减小，这是因为越靠近阴极区电弧能量密度越集中，越有利于促进Ar原子的电离；SiO2、B2O3能够促进Ar粒子的电离，TiO2能够抑制Ar粒子的电离；Fe Ⅱ谱线相对强度在轴向方向的分布规律与Ar Ⅱ谱线的相反，从阳极区附近到阴极区附近，谱线相对强度逐渐减小，这是因为越靠近熔池表面（阳极区附近），蒸发进入到电弧空间的铁蒸气浓度越高、电离越明显；3种氧化物活性剂的引入都会使Fe Ⅱ谱线的相对强度降低。涂覆TiO2活性剂的电弧空间中并未检测到明显的Ti Ⅰ特征谱线和电弧收缩现象，且电弧温度场并未发生明显的变化，因而TiO2活性剂对电弧行为的影响非常微弱；涂覆SiO2、B2O3活性剂的电弧空间中都检测到了Si Ⅰ、B Ⅰ特征谱线，且两种活性剂能够引起电弧收缩，但电弧收缩并不会对电弧温度场产生明显的影响。

来源：2022年第8期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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