國產(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。本學位論文采用國產(chǎn)船用鋼板，利用基于LabView平臺的圖像處理技術(shù)，針對15KW級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程中的作用和光致等離子體抑制機制等方面的內(nèi)容。首先，通過理論分析和數(shù)學簡化，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激光的吸收作用，等離子體圖像面積反映等

2、離子體對激光的折射作用。其次，通過對不同焊接工藝和常見裝備問題及母材情況下，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焊接過程和焊縫的作用，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)對于高功率激光焊接中常遇到的裝配和工件加工問題，對等離子體大小形態(tài)的影響各不相同。當鋼板相對高度位置變化和

3、間隙過大時，等離子體擾動較大，無法形成合格焊縫，應(yīng)盡量避免。錯邊、表面油污和鐵銹對等離子體大小和形態(tài)影響很小。(3)對于激光填絲焊接，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，通過對保護氣體流量、機構(gòu)位置、吹氣角度及保護氣體成分的變化，對高功率激光焊接中用于抑制等離子體的側(cè)吹氣體的機理和作用進行研究，得到以下結(jié)論：(1)純He保護氣體流量的增加對等離子體高度和面積都

4、有一定的抑制作用。但當氣體流量從40L/min增加到60L/min時，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；Z值保證在815mm；吹氣角度保持在3050 o。(3)通過理論分析和計算，可知采用氦氬氣體作為保護氣體是可能的。與純He相比采用75%Ar+25%He時產(chǎn)生的等離子體高度較小，面積較大，無法得到良好