激光深熔焊接鋁合金小孔內(nèi)等離子體的輻射光譜研究.pdf

1、本文先介紹了激光深熔焊接的機(jī)理,從小孔形狀、尺寸、溫度、等離子體等方面分析了國(guó)內(nèi)外對(duì)激光深熔焊接過程中小孔效應(yīng)研究的現(xiàn)狀及現(xiàn)有研究存在的問題,然后對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)激光焊接過程中材料合金元素的燒蝕損失的研究做了介紹。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外小孔效應(yīng)以及合金元素?zé)龘p的研究進(jìn)行分析后針對(duì)現(xiàn)有研究存在的缺陷,設(shè)計(jì)出一種新穎的試驗(yàn)方法,從小孔形狀尺寸、孔內(nèi)等離子體特性等方面對(duì)小孔效應(yīng)進(jìn)行綜合試驗(yàn)研究。
　　 首先用普通攝像機(jī)實(shí)際拍攝了激光深熔焊接6016

2、鋁合金過程中的小孔形貌,利用像素分析法結(jié)合曲線擬合技術(shù)對(duì)小孔形貌進(jìn)行數(shù)學(xué)還原。
　　 然后利用光譜學(xué)觀測(cè)手段綜合研究了小孔內(nèi)等離子體的光譜信號(hào)特征及其隨激光模式、激光功率、焊接速度、離焦量等工藝參數(shù)的變化情況。
　　 接著采用經(jīng)典理論建立了激光焊接過程中孔內(nèi)等離子體沿深度方向與徑向方向的傳熱模型,經(jīng)過估算發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)等離子體在徑向方向上的傳熱速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在深度方向上的傳熱速率,因此,在簡(jiǎn)單計(jì)算時(shí)可以忽略等離子體沿深度方向上的

3、熱傳遞,同時(shí)給出了簡(jiǎn)化計(jì)算孔內(nèi)等離子體溫度的解析式并采用有限差分法計(jì)算了孔內(nèi)等離子體以外的熔池的溫度場(chǎng)。另一方面對(duì)于光譜學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用相對(duì)強(qiáng)度法計(jì)算了孔內(nèi)等離子體的溫度,并得出孔內(nèi)等離子體溫度在連續(xù)激光與脈沖激光下沿小孔深度方向與徑向方向的溫度分布,還比較分析了激光模式、激光功率、焊接速度、離焦量等工藝參數(shù)對(duì)孔內(nèi)等離子體溫度的影響。
　　 本文最后采用Knudsen-Langmuir理論建立了激光焊接過程中的合金元素?zé)龘p理論模