基于光纖傳感的焊接溫度、應變實時監(jiān)測.pdf

1、為了實現基于光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,簡稱FBG)的激光焊和超聲波焊焊接過程中溫度、應變的實時監(jiān)測,對FBG金屬化、超聲波焊和激光焊焊接工藝參數以及運用FBG監(jiān)測焊接過程進行了研究。
　　FBG金屬化研究中,通過化學鍍鈷結合電鍍鎳的方法實現了FBG金屬化過程,其中化學鍍鈷通過調節(jié)NaOH的含量以達到對其工藝參數進行優(yōu)化的目的。實驗表明:優(yōu)化工藝條件下獲得的鍍層均勻、表面平整,且與FBG結合良好,鍍鈷后

2、的FBG溫度靈敏度系數可達到12.21 pm/℃(鍍層厚度為5.0μm)。為了進一步實現FBG金屬化,化學鍍鈷后的FBG需進行電鍍鎳處理。鍍鎳后的FBG溫度系數可達19.58 pm/℃(鍍層厚度為280μm),同時,對其進行有效使用溫度范圍實驗。實驗表明:電鍍后的 FBG可應用于溫度高達670℃的環(huán)境下工作,其波長和溫度具有良好的線性相關性。
　　采用單因素變化法對1060鋁/N4鎳超聲波焊工藝參數進行研究,通過建立二次通用螺旋回

3、歸方程對316L不銹鋼激光焊焊縫形貌進行研究。研究表明:超聲波焊焊接界面無反應層生成,只有4um左右的擴散層,接頭拉伸斷口均為韌性斷裂。建立的316L不銹鋼激光焊焊縫回歸方程模型擬合度高(均超過0.9),應用該模型對不同焊接參數下的熔寬、熔深分別進行預測,預測值與實際值的最大誤差為12.2％。
　　為了獲得金屬化FBG的靈敏度系數,采用溫控儀、應變儀分別對其溫度靈敏度系數和應變靈敏度系數進行了標定,將標定后的FBG應用于Q235鋼

4、激光焊熱影響區(qū)和1060鋁超聲波焊焊縫區(qū)的溫度、應變實時監(jiān)測研究中。研究表明:激光焊實時監(jiān)測中,距離焊縫5mm和10mm處溫度、應變最大值分別為100.01℃、326.3με和62.32℃、139.8με,與熱電偶和應變儀驗證結果最大誤差僅分別為4.1%、14.8%。超聲波焊實時監(jiān)測中,兩次測量最大溫度和應變值為52.31℃、267.64με和49.00℃、325.44με,并且所監(jiān)測的溫度值與熱電偶驗證值最大誤差為15.5%。金屬化F