國(guó)產(chǎn)船用鋼板高功率CO2激光焊接中等離子體行為的研究.pdf

1、CO2激光焊接中的等離子體行為影響著焊接過(guò)程的穩(wěn)定，焊縫的成形，尤其是在高功率CO2激光焊接中，由于功率密度高，等離子體行為更加活躍。本學(xué)位論文采用國(guó)產(chǎn)船用鋼板，利用基于LabView平臺(tái)的圖像處理技術(shù)，針對(duì)15KW級(jí)的高功率激光深熔焊，研究了光致等離子體的影響因素及在焊接過(guò)程中的作用和光致等離子體抑制機(jī)制等方面的內(nèi)容。首先，通過(guò)理論分析和數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化，選取等離子體圖像沿激光入射方向的高度反映等離子體對(duì)激光的吸收作用，等離子體圖像面積反映等

2、離子體對(duì)激光的折射作用。其次，通過(guò)對(duì)不同焊接工藝和常見(jiàn)裝備問(wèn)題及母材情況下，研究高功率激光深熔焊中等離子體行為的影響因素及其對(duì)焊接過(guò)程和焊縫的作用，得到以下結(jié)論：(1)線能量是決定等離子體大小的主要因素，在高功率激光焊接中，只要控制線能量就可以有效控制等離子體的大小，保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定，這為高功率激光焊接的廣泛推廣奠定了基礎(chǔ)。(2)對(duì)于高功率激光焊接中常遇到的裝配和工件加工問(wèn)題，對(duì)等離子體大小形態(tài)的影響各不相同。當(dāng)鋼板相對(duì)高度位置變化和

3、間隙過(guò)大時(shí)，等離子體擾動(dòng)較大，無(wú)法形成合格焊縫，應(yīng)盡量避免。錯(cuò)邊、表面油污和鐵銹對(duì)等離子體大小和形態(tài)影響很小。(3)對(duì)于激光填絲焊接，只要焊絲能被完全熔化，等離子體的形態(tài)變化較小，不會(huì)出現(xiàn)等離子體屏蔽現(xiàn)象，這為激光填絲焊接大厚度板提供了可能。最后，通過(guò)對(duì)保護(hù)氣體流量、機(jī)構(gòu)位置、吹氣角度及保護(hù)氣體成分的變化，對(duì)高功率激光焊接中用于抑制等離子體的側(cè)吹氣體的機(jī)理和作用進(jìn)行研究，得到以下結(jié)論：(1)純He保護(hù)氣體流量的增加對(duì)等離子體高度和面積都

4、有一定的抑制作用。但當(dāng)氣體流量從40L/min增加到60L/min時(shí)，等離子體平均面積和平均高度基本上維持不變。(2)吹氣位置在高功率激光焊接中很重要，其中X可在-4+2mm范圍內(nèi)變化，但應(yīng)盡量保持在02mm；Y的位置必須保證在激光入射點(diǎn)；Z值保證在815mm；吹氣角度保持在3050 o。(3)通過(guò)理論分析和計(jì)算，可知采用氦氬氣體作為保護(hù)氣體是可能的。與純He相比采用75%Ar+25%He時(shí)產(chǎn)生的等離子體高度較小，面積較大，無(wú)法得到良好