脈沖微束等離子弧三維空間點的能量密度分布的研究.pdf

1、從本質(zhì)上說，對焊接電弧的研究就是對聲信號、電信號以及光信號的研究。電弧燃燒的過程中包含了復(fù)雜的物理過程，研究焊接電弧，探尋電弧燃燒過程中物理過程的規(guī)律與意義，對焊接穩(wěn)定性、焊接熱循環(huán)、焊縫成形、焊接質(zhì)量意義重大。以脈沖微束等離子弧光輻射強度作為研究對象，從光信息入手，探究電弧中的物理過程。
　　研究采用高速攝影技術(shù)拍攝不同脈沖參數(shù)下的圖像，用Matlab軟件圖形化開發(fā)語言對圖像的灰度值數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，分析電弧中心軸線上光強分布規(guī)律，

2、并基于此對不同脈沖電流下的脈沖電弧劃分特征橫端面。通過光譜采集系統(tǒng)對電弧各個特征橫端面的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，光譜采集系統(tǒng)采集的一點數(shù)據(jù)中包含了多個脈沖周期的信息。對于脈沖電流，由于其隨脈沖周期在基值電流與峰值電流間交替變換，而變換中的特征橫端面無法確定，因此，分別對一組數(shù)據(jù)中的基值電流與峰值電流時的特征橫端面進(jìn)行劃分，并將劃分出的所有橫端面作為光輻射強度采集的對象。之后，比較對應(yīng)的特征橫端面的光強分布規(guī)律。
　　電弧光輻射強度數(shù)據(jù)采集的

3、準(zhǔn)確性，是計算電弧三維空間點溫度場的前提。光譜采集系統(tǒng)雖采集了所有數(shù)據(jù)，但采集的數(shù)據(jù)由于光路系統(tǒng)的缺陷，光譜采集數(shù)據(jù)在沿鏡頭方向上存在明顯誤差。因此，通過Abel逆變換法對光輻射采集數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦處理。光輻射采集數(shù)據(jù)經(jīng)過Abel逆變換得到熱等離子體對應(yīng)的發(fā)射系數(shù)。通過發(fā)射系數(shù)，采用相對強度法計算電弧內(nèi)部溫度。
　　由于研究涉及的所有電弧內(nèi)部的計算與分析，皆是建立在局部熱力學(xué)平衡的基礎(chǔ)上，因此，對研究的各個脈沖參數(shù)下的微束等離子弧進(jìn)行

4、了熱力學(xué)狀態(tài)的分析。將脈沖電弧分為穩(wěn)態(tài)與動態(tài)兩個階段進(jìn)行分析研究。對于穩(wěn)態(tài)過程，只需判斷其電子密度有無達(dá)到臨界電子密度，即可判斷其的熱力學(xué)狀態(tài)。而對于動態(tài)過程，計算其占整個脈沖周期的百分比，分析計算誤差是否在研究允許范圍內(nèi)。
　　整個焊接過程中，電弧將承受電磁力、浮力、表面張力和電弧力的共同作用，在任何情況下，焊接電弧內(nèi)部的力的作用是不可忽略的。研究主要對脈沖微束等離子弧不同脈沖參數(shù)下的電磁力的分布進(jìn)行分析。電弧電磁力應(yīng)垂直于電弧