高功率CO2激光焊中坡口對(duì)光致等離子體影響規(guī)律和機(jī)理探析.pdf

1、CO2高功率激光焊接過程中,由于光致等離子體的存在對(duì)焊接過程監(jiān)測及焊縫質(zhì)量造成了重大影響,因此等離子體一直是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。而且隨著經(jīng)濟(jì)及工業(yè)的發(fā)展,制造業(yè)對(duì)厚板焊接質(zhì)量的要求越來越高。但是焊接厚板時(shí),坡口中的等離子體與平板堆焊時(shí)存在明顯差異。因此本文通過試驗(yàn)及數(shù)值模擬的手段對(duì)坡口對(duì)等離子體的影響進(jìn)行研究,以期進(jìn)一步了解其影響機(jī)制并提高焊接生產(chǎn)效率。
　　本文利用高速攝影儀及光譜儀搭建了一套開坡口時(shí),CO2激光高功率焊接中等離子

2、體特征的采集及分析系統(tǒng)?？蓪?shí)時(shí)采集焊接過程中等離子體圖像信息,利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行去噪及均衡化預(yù)處理,對(duì)等離子體輪廓進(jìn)行邊緣提取。并且,為去除坡口中側(cè)壁及熔池對(duì)等離子體圖像造成的干擾,本文提出了改進(jìn)的主動(dòng)輪廓模型Snake算法,提高了等離子體邊緣提取的準(zhǔn)確性和可靠性。此外,本系統(tǒng)可通過采集等離子體的光譜信息來計(jì)算等離子體溫度。
　　通過提取等離子體的形狀特征、灰度均值、及角度特征等參數(shù),本文研究了坡口有無、氣體流量、坡口

3、深度及寬度對(duì)等離子體形態(tài)及動(dòng)態(tài)特征的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明坡口對(duì)等離子體的拘束作用:坡口中等離子體的高度略有增加,半高寬略有減小,根部寬度具有較好的一致性;核心層傾角反映了金屬蒸汽從匙孔噴出的角度,而內(nèi)層傾角則受側(cè)吹氣體的影響更多些。氣體流量增加時(shí),坡口中等離子體也呈現(xiàn)縮小、變暗的趨勢,但更具穩(wěn)定性;坡口尺寸改變時(shí),對(duì)等離子體的影響也隨之變化。在本文試驗(yàn)條件下,坡口寬度增大時(shí),等離子體尺寸特征參數(shù)有所增大;坡口深度增大時(shí),對(duì)等離子體的拘束越