由于高频引弧具有引弧性能好,简单方便且易于实现自动化焊接等特点,在TIG电弧、特别是自动化TIG焊接中应用非常广泛。但是高频电流磁场会严重干扰计算机、传感器等电子设备的正常工作,而且对人体也有较大的危害。针对这些问题,本文提出了采用激光等离子体引燃TIG电弧的新方法。激光等离子体引弧是利用激光与材料产生等离子体来导通钨极与工件之间的间隙,从而引燃TIG电弧的物理过程。本文以激光等离子体为研究对象,采用试验研究的方法系统地分析了激光等离子体的引弧性能随工艺参数的变化规律,揭示了激光等离子体引燃TIG电弧的必要条件和物理现象。本文以脉冲时间为1ms的CO2激光进行TIG电弧的引弧试验,并采用旁轴视觉传感系统对激光等离子体引燃TIG电弧过程中的等离子体形态进行了实时监测。获得了保护气体、工件材料、激光离焦量以及作用时间等影响因数对激光等离子体的形态和大小以及等离子体的引弧性能的影响规律。试验结果表明,只有当激光等离子体接触到钨极并满足自持放电条件时才能引燃电弧。当保护气体选用氩、氦混合气体,工件材料选用钛合金时等离子体的引弧性能最好。气流量的变化也会影响到等离子体的体积,试验中发现,当气流量为15L/min时引弧性能最好。同时发现,采用适当散焦的激光或延长脉冲激光峰值功率的持续时间,可以增加金属蒸气的含量,从而提高等离子体的引弧性能。为了进一步研究TIG电弧电场强度对等离子体引弧性能的影响,本文对钨极与激光的相对位置、接线方式、钨极尖端形状以及到工件的距离等参数进行了研究。采用直流反接时,工件作为阴极,更加有利于产生阴极电场发射,降低TIG电弧引燃的难度。当选用圆锥形的钨极引弧时,钨极前端的电场强度最高,最有利于阴极电子发射,引弧性能要比圆锥平台形以及圆弧形的钨极要好。钨极高度提高后,钨极与工件之间的电场强度会减小,引弧难度将会提高。试验中发现,当钨极高度较小时,引弧所需要的最低激光功率随钨极高度线性增加;当钨极高度较大时,激光功率随钨极高度呈指数增加。