论文部分内容阅读
本文利用Nd:YAG固体激光器焊接双相钢板,利用光纤式光谱仪探测激光焊接过程中产生的光致等离子体,采用光谱诊断方法分析采集的光谱数据,并运用相对光强法计算光致等离子体的电子温度和Stark展宽机制计算等离子体的电子密度,主要对激光焊接过程中保护条件变化、钢板表面生锈和焊接错边产生的激光等离子体进行诊断研究,探究等离子体的特征参数(电子温度和电子密度)随焊接条件变化的特点。通过对采集的光谱数据进行分析发现:当焊接速度发生变化时,采集到的光谱强度只发生了微小的变化,因此可以认为在本课题的试验条件下,焊接速度的变化对光谱强度的影响可以忽略。在Nd:YAG激光焊过程中,保护条件变化对激光等离子体的电子温度和电子密度有重要影响,随着保护条件的变化,光致等离子体的电子温度和电子密度的平均值会发生变化,其波动幅度也会发生变化。在较好保护条件下(即保护气流量大小在10L/min和20L/min之间时),无论等离子体的电子温度还是电子密度,其大小均相当且波动幅度较小;当保护气流量减小到5L/min时,电子温度和电子密度平均值均在增大,波动幅度也在增大;当保护气流量减小到0L/min时,电子温度和电子密度的平均值及其波动幅度都更大。钢板表面生锈和焊接错边对激光等离子体的电子温度和电子密度也有重要影响。在焊接过程中,当开始焊接生锈钢板的表面时,等离子体的电子温度和电子密度均开始出现明显的升降和波动且波动幅度较大;在焊接过程中,当开始焊接错边部位时,等离子体的电子温度和电子密度均开始出现波动,随着错边由小变大,等离子体的电子温度和电子密度均也出现明显的升降和波动且波动幅度也较大。研究结果表明,利用等离子体的特征参数能够较好的实时反映焊接过程中焊接条件变化的特点,这种变化的特征有助于对激光焊接过程进行质量监控。