UV radiation of the GTA welding plasma versus shielding gas composition

Abstract

UV radiation during gas tungsten arc (GTA) welding in argon/helium shielding gas mixtures versus gas composition and arc length has been investigated experimentally and theoretically. UV radiation was found to increase with an increase of argon concentration in the mixture. A physical model describing this phenomenon has been developed. The model predicts an increase in the total amount of ions in the mixture with an increase of argon concentration despite a decrease in plasma temperature. The result of calculations using the model is in satisfactory agreement with the experimental data.

Ultraviolet radiation during gas metal arc welding and method of its attenuation

“…УФИ плазмы сварочной дуги -следствие рекомбинационных столкновений свободных электронов с ионами, приводящих к образованию нейтральных атомов в основном или возбуждённом состояниях [3,4]. При этом излучается энергия, равная разности энергий свободного и связанного электрона.…”

“…Поскольку свободные электроны обладают непрерывным спектром энергий, то излучение в процессе рекомбинации имеет сплошной спектр, на который накладывается линейчатый спектр возбуждённых атомов защитного газа и металлов [5,6]. Спектр УФИ в основном зависит от химического состава сварочных материалов, а интенсивность УФИ от способа и условий сварки, в частности, силы тока и напряжения дуги, диаметра проволоки/электрода, компонентного состава защитного газа; максимальные интенсивности УФИ фиксируются при сварке плавящимся и неплавящимся электродами в инертном газе, а минимальныепри сварке штучными электродами и порошковой проволокой [4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]. Однако в большинстве исследований данные об интенсивности УФИ в разных диапазонах длин волн, необходимых для оценки его опасности на сварочных рабочих местах, не приводится.…”

“…где mK J -массовый расход калия (0,8 и 1,2 мг/с), msg J = 350 мг/с -массовый расход защитного газа, ܲ -атмосферное давление, ‫)ݎ(ܶ‬ -температура в слое (4)…”

“…Увеличение содержания углекислого газа в защитном газе приводит к уменьшению интенсивности УФ-излучения. Такие зависимости наблюдались ранее другими исследователями, например, в работах[4][5][6][7] и связаны, в первую очередь с температурой дуги, которая уменьшается при увели-интенсивности УФ-С, эффективность которого линейно зависит от массового расхода калия. Введение калия путем смачивания электродной проволоки или прогнозируемой поверхности сварного шва приводят к близким результатам.…”