Badanie promieniowania elektromagnetycznego łuku spawalniczego w metodzie TIG z punktu widzenia monitorowania procesu spawania

Węglowski, M. S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badanie promieniowania elektromagnetycznego łuku spawalniczego w metodzie TIG z punktu widzenia monitorowania procesu spawania

Autorzy

Węglowski M. S.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Investigation into electromagnetic radiation of welding arc in TIG method from the viewpoint of welding process monitoring

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono wyniki badań promieniowania elektromagnetycznego łuku spawalniczego w metodzie TIG. Dokonano obszernego przeglądu literatury nt. promieniowania łuku i stosowanych metod badawczych. Korzystając z opisanego w literaturze modelu łuku w metodzie TIG, wyznaczono zależność pomiędzy natężeniem prądu spawania, długością łuku spawalniczego a natężeniem promieniowania widzialnego łuku spawalniczego. Wyznaczono nowe wartości parametrów w uogólnionym modelu łuku dla zakresu długości łuku spawalniczego 2÷5 mm, co umożliwiło lepsze dopasowanie modelu. Wykazano że zwiększenie natężenia prądu spawania przy stałej długości łuku spawalniczego powoduje wzrost natężenia promieniowania widzialnego łuku, jak również, że zwiększenie długości łuku przy stałym natężeniu prądu spawania daje ten sam efekt. Stwierdzono, że monitorowanie promieniowania widzialnego łuku spawalniczego w metodzie TIG może być wykorzystywane do kontrolowania długości łuku.

It has been presented the results of investigation into electromagnetic radiation of the welding arc in TIG method. An extensive literature survey on arc radiation and testing methods being in the use has been made. Taking advantage of the arc model in TIG method, described in literature, it has been determined the relationship between welding current, arc length and visible radiation intensity of welding arc. New values of parameters in generalized arc model for the arc length in the range of 2-5 mm have been determined what made the better matching of the model possible. It has been shown that the increase in welding current at the constant arc length causes the increase in intensity of visible radiation of the arc as well as that the increase in the arc length at stable welding current results in the same effect. It has been found that monitoring of visible radiation of welding arc in TIG method can be used for controlling the arc length.

Słowa kluczowe

łuk spawalniczy promieniowanie łuku metoda TIG monitorowanie procesu spawania

welding arc radiation of the welding arc TIG method monitoring of welding process

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny

Czasopismo

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

Rocznik

2012

Tom

R. 56, nr 2

Strony

13--21

Opis fizyczny

Bibliogr. 53 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

Instytutu Spawalnictwa, Zakład Badań Spawalności i Konstrukcji Spawanych

Bibliografia

1 .Luksa K.: Monitorowanie procesów spawania. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1999, t. 43, nr 5, 59-62.
2. Bolmsjo G.: Process and quality monitoring and control. Journal Robotica, 2001, vol. 42, nr 1, 67-83.
3. Dajnowicz J., Słania J..: Pomiar i rejestracja parametrów spawania urządzeniem UPRS-1. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1994, t. 38, nr 5, 43-45.
4. Chu Y.X., Hu SJ. Hou W.K., Wang P.C., Waiin S.P.: Signature analysis for quality monitoring in short circuit GMAW. Welding Journal, 2004, vol. 83, nr 12,336s-343s.
5. Johnson C.A., Sciaky A.M.: System for controlling length of welding arc. Patent US, 1966, nr 3236997.
6. Zhang Y.M., Li P.J.: Precision sensing of arc length in GTAW based on arc light spectrum. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2001, vol. 123, nr 2, 62-65.
7. Garcia-Allenda P.В., Mirapeix J., Conde O.M., Cobo A.,Lopez-Higuera J.M.: Arc welding spectroscopic monitoring based on feature selection and neutral networks. Sensors, 2008, vol. 8, nr 10, 6496-6506.
8. Zielińska S.: Własności fizyczne plazmy MIG-MAG. Praca doktorska. Instytut Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, 2004.
9. Wujec Т.: Spektroskopowa diagnostyka plazmy łukowej i wyładowania barierowego oraz pomiar stałych atomowych. Rozprawa habilitacyjna, Instytut Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń Opole, 2006.
10. Pokizywka В.: Równowagowe i spektroskopowe własności plazmy w sąsiedztwie katody łuku elektrycznego. Rozprawa habilitacyjna, Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Kraków, 2003.
11. Marzec S., Janosik E.: Wpływ promieniowania łuku spawalniczego na organizm spawacza. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1995, vol. 39, nr 6, 33-37.
12. Quigley M.: Physics of the welding arc. Welding and Metal Fabrication, 1977, vol. 9, nr 12, 619-625.
13. Glickstein S.: Temperature measurements in a free burning arc. Welding Journal, 1976, vol. 55, nr 8,222s-229s.
14. Arcimowicz L.A.: Czwarty stan materii. Wiedza Powszechna, Warszawa, 1972.
15. Szymański A.: Badania spektroskopowe i modelowanie numeryczne plazmy podtrzymywanej laserem. Prace Instytutu Podslawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, 30/1991.
16. Pattee H.E., Myers L.B., Evans R.M., Monroe R.E.: Effects of Arc Radiation and Heat on Welders. Welding Journal, 1973, vol. 52, nr 5, 297-308.
17. Petrie T.W., Pfender E.: The influence of the cathode tip on temperature and velocity fields in a GTA. Welding Journal, 1970, vol. 49, nr 12, 588s-596s.
18. Etemadi K., PfenderE.: Computer controlled plasma emission spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 1982, nr 2, 255-257.
19. Yoo C. D., Yoo Y. S., Sunwoo H.K.: Investigation on arc light intensity in gas metal arc welding. Part 1: relationship between arc light intensity and arc length. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, 1997, vol. 211, Part B, 345-353.
20. Lee C.W., Na S.J.: A study on the influence of reflected arc light on vision sensors for welding automation. Welding Journal, 1996, vol. 75, nr 12, 379s-387s.
21. Ju J.Y., Kim J.I., Na S.J.: Influence of reflected arc light on vision sensor for automatic GTAW systems. Welding Journal, 2003, vol. 82, nr 2, 36s-42s.
22. Zaborski L.: Studies of the visible spectrum of the welding arc. Biuletyn Instytutu Medycyny Morskiej w Gdańsku, 1976, vol. 27, nr 3-4, 267-277.
23. Hinrichs J.E.: Radiation and arc welding: New data tc enhance safety. Welding and Metal Fabrication, 1978 vol. 10, nr 3, 102-103.
24. Fergason J.D.: Detector system for detecting the occur rence of welding. Patent US, 1993, nr 5248880.
25. Fatmer A.J.D., Haddad G.N.: Local thermodynamic equilibrium in free-burning arcs in argon. Applied Phy sics Letters, 1984, vol. 45, nr 1, 24-25.
26. Ibatulin B.L., Klimov Ł.H., Mihaew W.G.: Wlijanie ak tivirowanij elektrodnoj prowołoki na srednjuju tempe raturu stolba dugi w uglekislom gaze. Svarocznoe Pro izwodstwo, 1970, vol. nr5, 11-12.
27. Grove L., Loseke W. A., Gordon E. S.: Development о portable direct reading spectrometer to monitor oxygen hydrogen containing contaminants in gas tungsten-ar process shields. Welding Journal, 1970, vol. 49, nr 11 538s-545s.
28. Kraus, H.G.: Surface Temperature Measurements of GTA Weld Pools in Thin-Plate 304 Stainless Steel. Welding Journal, 1989, vol. 68, nr 3, 84s-91s.
29. Inoue K.: Image processing for on-line detection of welding process (Report III) improvement of image quality by incorporation of spectrum of arc. Transaction of JWRI, 1981, vol. 10, nr 1, 13-18.
30, Okada Т., Yamamoto H. Harada S.: Observation of the shielding gas flow pattern during arcing by the use of laser light source. International Conference Proceedings: Arc physics and weld pool behaviour, 1980, Londyn, 203-213.
31. Metcalfe J.C., Quigley B.C.: Arc and pool instability in GTA welding. Welding Journal, 1977, vol. 56 , nr 5, 133s-139s.
32. Etemadi К., Pfender E.: Computer-controlled plasma emission spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 1982, nr 2, 255-257.
33. Wang Q.L.,Li P.J.: Arc light sensing of droplet transfer and its analysis in pulsed GMAW processes. Welding Journal, 1997, vol. 76, nr 11, 458-469.
34. Wang Q. L„ Li P../, Zhang L.,Li Q., Jiang W. Y.: A new close-loop droplet transfer control system in the pulsed GMAW. Welding in the World, 1994, vol. 34,217-226.
35. Li P. J., Zhang Y.M.: Precision sensing of arc length in GTAW based on arc light spectrum. Transactions of the ASME, 2001, vol. Г23, nr 2, 62-65.
36. Ushio M.. Mao W.: Sensors for arc welding: advantages and limitations. Transactions of Joining and Welding Research Institute, 1994, vol. 23, nr 2, 135-141.
37. Książek I.: Badanie symetrii plazmy wieloskładnikowej wytwarzanej w łuku stabilizowanym ścianą. Praca doktorska, Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 2003.
38. Cho Y.T.. Na S.J.: Application of Abel inversion in realtime calculation for circularly and clliptically symmetric radiation sources. Measurement Science and Technology, 2005, vol. 16, 878-884.
39.Shaw C.B.: Diagnostic studies of the GTAW Arc. Part 1Observational studies. Welding Journal, 1975, vol. 54, nr 2, 33s-44s.
40. Fan H.G.,Na S.J., Shi Y.W.: Mathematical model of arc in pulsed current gas tungsten arc welding. Journal of Physics D: Applied Physics, 1997, vol. 30, 94-102.
41. Sawicki A.: Makromodele łuku elektrycznego do analizy urządzeń plazmowych z wykorzystaniem programu SPICE. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1995, t. 39, nr 1,41-44.
42. Metcalfe J.C., Quigley B.C.: Arc and pool instability in GTA welding. Welding Journal, 1977, vol. 56 , nr 5, 133s-139s.
43. Ludwig H.C.: Plasma energy transfer in gas shielded welding arcs. Welding Journal, 1959, vol. 38, nr 6,296s-300s.
44. AA.Kang Y.H., Na S.J.: A study on the modelling of magnetic arc deflection and dynamic analysis of arc sensor. Welding Journal, 2002, vol. 81, nr 1, 8s-13s.
45 .Giedt W.H., Tallerico L.N., Fuerschbach P.W.: GTA welding efficiency: calorimetric and temperature field measurements. Welding Journal, 1989, vol. 68, nr 2, 28s-32s.
46. Haddad G.N., Farmer J.D.: Temperature measurements in gas tungsten arcs. Welding Journal, 1985, vol. 64, nr 12, 339s-342s.
47. Tanaka M., Ushio M. Ikeuchi M., Kagebayashi Y.: Insitu measurements of electrode work functions in TIG arcs during operation. Dokument MIS 212-1067-04.
48. Miecziew W.S., Ieroszenko L.E.: Aksialnoje raspredielienie temperatury elektriczieskoj dugi w argonie. Awtomaticzeskaia Swarka , 1975, nr 6, 14-17.
49. Ogawa Y.: Effect of active tlux on anode reaction. Dokument MIS XII-1797-04.
50. Goodman J.W.: Statistical optics. John Wiley & Sons inc., New York, 1985.
51. Miemikiewicz A.: Doświadczalno-teoretyczne podstawy obróbki elektroerozyjnej (EDM). Rozprawa habilitacyjna, Wydział Mechaniczny Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2000.
52. Hucldlestone R.H., LeonardS.L.: Plasma diagnostic techniques, Academic Press, New York, 1965.
53. Kończak S., Nowak M.: The estimation of semiconductor parameters using least squares in photomagnetoelectric investigation. Physica Status Solidi A Application and Materials Science, 1981, vol. 63, 305-311

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS4-0031-0005