激光深熔焊接鋁合金孔內(nèi)等離子體的反韌致輻射吸收研究.pdf

1、小孔效應(yīng)是激光深熔焊接的本質(zhì)特征。本文首先介紹了國內(nèi)外激光焊接技術(shù)的發(fā)展和研究概況。繼而從小孔形貌、菲涅爾吸收和反韌致輻射吸收等方面分析了國內(nèi)外對小孔效應(yīng)的研究現(xiàn)狀。由于小孔效應(yīng)的機(jī)理非常復(fù)雜，國內(nèi)外目前對小孔效應(yīng)的研究主要集中在定性分析或利用高度簡化的模型進(jìn)行簡單的定量計(jì)算。針對小孔效應(yīng)研究存在的主要問題，本文在實(shí)驗(yàn)觀測小孔形狀和孔內(nèi)等離子體輻射光譜的基礎(chǔ)上，綜合考慮菲涅爾吸收和反韌致輻射吸收在激光深熔焊接過程中的綜合作用，定量計(jì)算了

2、小孔孔壁通過菲涅爾吸收和反韌致輻射吸收的激光功率密度分布，對激光深熔焊接小孔效應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。
　　首先，采用特殊設(shè)計(jì)的小孔觀測實(shí)驗(yàn)裝置，通過高速攝影方法拍攝了CO2激光深熔焊接鋁合金6016的小孔形貌，并利用Photoshop和Matlab等軟件將小孔圖片轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型。在假設(shè)小孔橫截面為圓形的前提下，重構(gòu)了三維小孔，為小孔效應(yīng)的理論研究奠定了基礎(chǔ)。
　　然后，采用特殊設(shè)計(jì)的光譜觀測實(shí)驗(yàn)裝置，通過光譜儀和CC

3、D直接采集了深熔焊接鋁合金6016時孔內(nèi)等離子體的輻射光譜，包括沿孔徑和深度兩個方向的光譜信號。利用Abel逆變換和光譜相對強(qiáng)度法計(jì)算了沿孔徑和孔深方向的等離子體電子溫度分布。接著，利用光譜信號和孔內(nèi)的平均電子溫度，結(jié)合光譜的半高全寬值計(jì)算了小孔內(nèi)的電子密度分布，并分析了孔內(nèi)等離子體的電子溫度和電子密度的變化規(guī)律。
　　最后，根據(jù)幾何光學(xué)理論通過追蹤光束在孔內(nèi)的傳播路徑，計(jì)算了小孔孔壁通過菲涅爾吸收和孔內(nèi)等離子體的反韌致輻射吸收的