Spektrofotometryczne pomiary widma promieniowania elektromagnetycznego łuku spawalniczego metody TIG

• Autorzy: Węglowski M. S.

Warianty tytułu

EN

Spectrophotometric measurements of welding are light emission TIG method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki rejestracji natężenia promieniowania widzialnego łuku spawalniczego metody TIG w zakresie od 340 do 860 nm. Zbadano zależność pomiędzy natężeniem prądu spawania, długością łuku spawalniczego a natężeniem promieniowania widzialnego łuku spawalniczego. Przeprowadzono modelowanie rozkładu widma promieniowania łuku spawalniczego funkcjami Lorentza, Voighta i Gaussa. Obliczono wybrane wielkości charakterystyczne linii widmowej. Do znalezienia zależności wiążącej natężenie promieniowania łuku spawalniczego dla wybranej linii widmowej 698,23 nm, natężenia prądu spawania w zakresie 25-300 A i długości łuku spawalniczego w zakresie 1-5 mm wykorzystano sztuczne sieci neuronowe. Stwierdzono, że monitorowanie promieniowania widzialnego łuku spawalniczego metody TIG może być wykorzystywane do kontrolowania długości łuku.

EN

The results of visible radiation intensity of the TIG welding are in the range of 340-860 nm have been presented. The correlation between welding current, are length and the intensity of welding are visible radiation has been examined. Distribution of a radiation spectrum of the electric are light emission was modeled with Lorentz, Gauss, and Voight fitting functions. Selected characterisctic values of a spectral line were calculated. The fitting for single wavelength and multi wavelengths was carried out. The best result was obtained with the Lorentz function. Artificial neuron networks were used to find a correlation between the intensity of are light emission for single emission line 698,23 nm, welding current in the range of 30-300 A, and the are length in the range of 2-5 mm. It was stated, that monitoring of the TIG welding are visible radiation can be used to control the welding are length.

Słowa kluczowe

PL

spawanie i procesy pokrewne; pomiary spektrofotometryczne; promieniowanie łuku spawalniczego

EN

welding and allied techniques; spectrophotometric measurements; welding are light

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 57, nr 1
• Strony: 31--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., wykr.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

• Instytut Spawalnictwa, 44-100 Gliwice, ul. Bł. Czesława 16/18

Bibliografia

• [1] J. Pilarczyk, Poradnik inżyniera. Spawalnictwo, WNT, Warszawa, 2004.
• [2] A. Klimpel, Technologie spawania, zgrzewania i cięcia metali, WNT, Warszawa, 1999.
• [3] K. Luksa, Wykrywanie braku osłony gazowej łuku w metodzie GMA na podstawie wyników monitorowania procesu spawania, Przegląd Spawalnictwa, t. 74, nr 4, 2002, 6-9.
• [4] X. Q. Chen, Advanced automation techniques in adaptive material processing, Word Scientific Publishing, New Jersey, 2002.
• [5] T. Siewert, B. Madigan i in., Trough the arc sensing for measurement Gas Metal Arc weld quality in real time, Materials Evaluation, vol. 50, no 11, 1992, 1314-1318.
• [6] P. J. Blakeley, Who should be using arc monitoring?, Welding and Metal Fabrication, vol. 58, no 6, 1990, 268-272.
• [7] J. S. Smith, C. Balfour i in., Advances in sensor technology for controlling arc welding processes, dokument Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa MIS XII-1790-04.
• [8] A. C. Guu, S. I. Rokhlin, Arc welding process control using radiographic sensing, Materials Evaluation, vol. 50, no 11, 1992, 1344-1348.
• [9] N. M. Carlson, J. A. Johnson, Ultrasonic NDT methods for weld sensing, Materials Evaluation, vol. 50, no 11, 1992, 1338-1343.
• [10] K. L. Taylor-Burge, T. J. Harris i in., The real time analysis of acoustic weld emission using neural networks, Proceedings of the International Conference on the Joining of Materials JOM-6, 1993, 60-67.
• [11] C. A. Johnson, System for controlling length of welding arc, Patent US, 1966, no 3236997.
• [12] S. Marzec, E. Janosik, Wpływ promieniowania łuku spawalniczego na organizm spawacza, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, t. 39, nr 6, 1995, 33-37.
• [13] H. E. Pattee, L. B. Myers i in., Effect of Arc Radiation and Heat on Welders, Welding Journal, vol. 52, no 5, 1973, 297-308.
• [14] Y. Ogawa, Effect of active flux on anode reaction, dokument MIS XII-1797-04.
• [15] K. Inoue, Image processing for on-line detection of welding process (Report III) - improvement of image quality by incorporation of spectrum of arc, Transaction of JWRI, vol. 10, no 1, 1981, 13-18.
• [16] G. Agapiou, C. Kasiouras i in., A detailed analysis of the MIG spectrum for the development of laser-based seam tracking sensor, Optics & Laser Technology, vol. 31, no 31, 1999, 157-161.
• [17] J. F. Hinrichs, Radiation and arc welding: New data to enhance safety, Welding and Metal Fabrication, vol. 46, no 3, 1978, 102-103.
• [18] J. Haidar, A theoretical model for gas metal arc welding and gas tungsten arc welding, Journal of Applied Physics, vol. 83, no 7, 1998, 3518-3529.
• [19] P. J. Li, Y. M. Zhang, Analysis of an arc light mechanism and ist application in sensing of the GTAW process, Welding Journal, vol. 79, no 9, 2000, 252-260.
• [20] L. Zaborski, Studies on the luminance of welding arc, Biuletyn Instytutu Medycyny Morskiej, nr 6, 1976, 267-277.
• [21] J. D. Fergason, Detector system for detecting the occurance of welding, Patent US, 1993, nr 5248880.
• [22] A. Ancona, P. M. Lugar? i in., A sensing torch for on-line monitoring of the gas tungsten arc welding process of steel pipes, Measurement Science and Technology, vol. 15, no 12, 2004, 2412-2418.
• [23] S. Glickstein, Temperature measurements in a free burning arc, Welding Journal, vol. 55, no 8, 1976, 222-229.
• [24] M. Węglowski, Determination of GTA and GMA welding arc temperatures, Welding International, vol. 19, no 3, 2005, 186-192.
• [25] L. Grove, W. A. Loseke i in., Development of portable direct reading spectrometer to monitor oxygen-hydrogen containing contaminants in gas tungsten-arc process shields, Welding Journal, vol. 49, no 11, 1970, 538-545.
• [26] H. G. Kraus, Surface Temperature Measurements of GTA Weld Pools Thin-Plate 304 Stainless Steel, Welding Journal, vol. 68, no 3, 1989, 84-91.
• [27] T. Okada, H. Yamamoto i in., 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, Londyn, 1980, 203-213.
• [28] J. C. Metcalfe, B. C. Quigley, Arc and pool instability in GTA welding, Welding Journal, vol. 56, no 5, 1977, 133-139.
• [29] K. Etemadi, E. Pfender, Computer-controlled plasma emission spectroscopy, Rev. Sci. Instrument, vol. 53, no 2, 1982, 255-257.
• [30] Q. L. Wang, P. J. Li, Arc light sensing of droplet transfer and ist analysis in pulsed GMAW processes, Welding Journal, vol. 76, no 11, 1997, 458-469.
• [31] Q. L. Wang, P. J. Li i in., A new close-loop droplet transfer control system in the pulsed GMAW, Welding in the World, vol. 34, no 1994, 217-226.
• [32] M. Węglowski, Sensing of arc length in the TIG welding method based on arc light intensity, Advances in Manufacturing Science and Technology, vol. 29, no 2, 2005, 31-41.
• [33] C. D. Yoo, Y. S. Yoo i in., Investigation on arc light intensity in gas metal arc welding. Part 1: relationship between arc light intensity and arc length, Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 211, no B5, 1997, 345-353.
• [34] C. D. Yoo, Y. S. Yoo i in., Investigation on arc light intensity in gas metal arc welding. Part 2: application to weld seam tracking, Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 211, no B5, 1997, 355-363.
• [35] J. Y. Yu, J. I. Kim i in., Influence of reflected arc light on vision sensor for automatic GTAW systems, Welding Journal, vol. 82, no 2, 2003, 36-42.
• [36] M. Węglowski, Z. Mikno, M. Welcel, M. Kępińska, Kontrola procesu spawania TIG w oparciu o promieniowanie łuku spawalniczego, Przegląd Spawalnictwa, nr 12, 2007, 15-20.
• [37] A. Miernikiewicz, Doświadczalno-teoretyczne podstawy obróbki elektro-erozyjnej (EDM), Politechnika Krakowska, Kraków, 2000.
• [38] J. W. Goodman, Statistical optics, John Wiley & Sons inc., New York, 1985.
• [39] R. H. Huddlestone, S. L. Leonard, Plasma diagnostic techniques, Academic Press, New York, 1965.
• [40] G. B. Harison, Wavelength tables, John Wiley & Sons inc., New York, 1939.
• [41] R. Tadeusiewicz, P. Lula, Materiały szkoleniowe firmy StatSoft. Sieci neuronowe, Kraków, 2004.