激光-脈沖MIG復(fù)合電弧等離子體的光譜信息研究.pdf

1、激光電弧復(fù)合焊自誕生起就以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在工程領(lǐng)域得到了迅速的推廣運(yùn)用并在科研領(lǐng)域備受關(guān)注和推崇。目前激光電弧復(fù)合焊接的研究主要集中在工藝應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面。有關(guān)激光電弧復(fù)合焊接機(jī)理的探索尚處在起步階段。通過(guò)復(fù)合電弧等離子體光譜信息的獲取能夠求得其內(nèi)部物理參數(shù),間接反映其能量輸入的變化,這都將從微觀層面助推復(fù)合焊機(jī)理的探討。
　　 本文利用自主搭建的Nd:YAG激光-脈沖MIG復(fù)合焊接平臺(tái)進(jìn)行復(fù)合電弧等離子體的光譜信息研究。采用光譜信

2、息、高速攝影、電信號(hào)的同步檢測(cè)系統(tǒng)使得三種信息能以時(shí)間作為對(duì)照進(jìn)行同步處理。以探針點(diǎn)掃描方法對(duì)脈沖MIG電弧、激光-脈沖MIG電弧等離子體區(qū)域進(jìn)行光譜信息的提取。高速攝影、電信號(hào)輔助光譜信息的檢測(cè)和分析,為激光-脈沖MIG復(fù)合電弧等離子體光譜信息的研究提供便利。
　　 首先對(duì)電弧等離子體區(qū)域各個(gè)掃描點(diǎn)提取的光譜信號(hào)進(jìn)行了特征譜線的標(biāo)定、頻域分析、光譜總輻射強(qiáng)度的分析。頻域分析表明復(fù)合后特征譜線變強(qiáng)。利用光譜總輻射強(qiáng)度分布在復(fù)合前

3、后的變化判斷出:復(fù)合后峰值狀態(tài)下焊接電弧輻射強(qiáng)度重心下移,輻射能量在激光作用位置附近的集中凸顯;復(fù)合后基值狀態(tài)下焊接電弧輻射區(qū)域向激光作用位置擴(kuò)展,Y軸方向輻射強(qiáng)度區(qū)域變窄,總體輻射強(qiáng)度增強(qiáng)。
　　 在上述分析的基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)掃描點(diǎn)進(jìn)行了光譜診斷。對(duì)光譜診斷相關(guān)理論進(jìn)行了說(shuō)明。簡(jiǎn)述了Stark展寬法計(jì)算電子密度的原理,Boltzmann圖法計(jì)算電子溫度的原理。本文利用Stark展寬法計(jì)算電子密度,選用 ArI696.5431 nm