脉冲调制变极性等离子弧铝焊穿孔熔池稳定性

中厚板铝合金采用变极性穿孔等离子弧立焊工艺可以最大程度抑制气孔产生，提高接头强韧性质量，其关键是保持穿孔熔池的稳定性。稳定的穿孔是等离子电弧力、熔池的表面张力和重力等共同作用的结果。本课题提出一种采用多种不同频率脉冲相互调制的变极性电流波形进行铝合金变极性穿孔等离子弧立焊。以电弧物理理论为基础建立变极性等离子弧和穿孔熔池的耦合模型，配合电弧能量分配和电弧力分布的试验测试，对变极性电流波形对阴极清理和电弧压力分布的影响、高频脉冲调制的变极性焊接电流波形的电弧拘束作用对电弧挺度和能量密度的影响、低频脉冲调制的变极性焊接电流对穿孔熔池产生的持续冲击力对穿孔的尺寸变化、熔池流动和结晶过程的影响进行系统研究。通过对等离子弧及尾焰的电压和电流分析，提出表征穿孔稳定性的特征信号，利用等离子电弧自身传感进行穿孔熔池的稳定闭环控制，实现变截面结构件的等离子穿孔立焊，拓宽等离子穿孔焊接工艺的应用范围。