Observation of dynamic characteristics of TIG arc

Abstract

An experimental study of pulsed current GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) was carried out to determine the dynamic characteristics of the TIG arc. The effect of frequency and arc current on the phase difference and arc gain (equivalent to arc resistivity) were studied, over the range of frequency from 0.2 Hz to 1 KHz. The effect of the other welding parameters such as, arc length, electrode diameter and electrode tip angle were also investigated. The results revealed the great influence of arcing current on the phase difference change criterion with increasing frequency, while the other welding parameters have almost no effect. However, the arc gain is influenced by the changes in welding parameters. An equivalent LRC (self-inductance Resistance Capacitor) electrical circuit connected in series was introduced to represent the characteristics of the dynamic TIG (Tungsten Inert Gas) arc. Also, the results obtained for weld pool depth showed that the current pulsation increase the weld pool depth, and this can be considered as effective scheme for GTAW pool geometry control.

パルス電流GTAW(ガスタングステンアーク溶接)の実験研究を行い、TIG(タングステンイナートガス)アークの動的特性を決定した。周波数とアーク電流が位相差とアークゲイン(アーク抵抗に同じ)に及ぼす影響を、周波数0.2Hzから1KHzの範囲にわたり調べた。アーク長、電極径、電極先端角度などの、他の溶接条件の影響についても調べた。その結果、アーキング電流は、周波数が増すにつれて位相差変化基準に大きく影響していることが分かった。一方、他の溶接パラメータにはほとんど影響しなかった。しかし、アークゲインは溶接パラメータの変化により影響を受けた。直列に連結した等価LRC(自己インダクタンス・抵抗・コンデンサ)電気回路により、動的TIGアークの物性を示した。溶融池深さについて得た結果は、電流パルスが溶融池深さを深くすることを示しているが、これはGTAW池制御に有効なスキームであると考えられる。