激光-雙絲脈沖MIG復(fù)合焊接電弧等離子體光譜診斷.pdf

1、激光電弧復(fù)合焊接是一種將激光與電弧兩種截然不同的焊接熱源耦合在一起實現(xiàn)焊接的新型高效焊接方法,這種焊接方法自問世以來受到了全世界焊接工作者的廣泛關(guān)注,并得到了深入發(fā)展,在汽車、船舶等行業(yè)有著很好的應(yīng)用前景。本課題研究的激光-雙絲脈沖MIG復(fù)合焊接技術(shù)就是對激光電弧復(fù)合焊接的理論加以拓展,開發(fā)的一種新型焊接技術(shù)。目前對激光電弧復(fù)合焊接的研究主要集中在激光與單電弧復(fù)合焊接工藝及數(shù)值模擬等領(lǐng)域,而以光譜信號為手段對激光-雙絲脈沖MIG電弧復(fù)合

2、焊接電弧等離子體行為的研究非常少。
　　本文自行搭建了激光-雙絲脈沖MIG復(fù)合焊接試驗系統(tǒng)及電信號、光譜信號、高速攝像信號同步采集系統(tǒng),設(shè)計了不同焊接參數(shù)下的焊接試驗。試驗分兩次進行,一次采集電信號和光譜信號,另一次采集電信號和高速攝像信號。對采集得到的光譜信號進行處理,分別運用波爾茲曼圖法和Stark展寬法求得焊接電弧等離子體的電子溫度分布和電子密度分布,探索焊接電弧等離子體內(nèi)部物理化學(xué)現(xiàn)象。
　　對比高速攝像拍攝得到的激

3、光復(fù)合前后電弧形態(tài)發(fā)現(xiàn):與雙MIG電弧焊接相比,復(fù)合焊接過程中,YAG激光對 MIG電弧具有明顯的吸引及壓縮作用,復(fù)合焊接電弧被吸引到激光作用點附近,兩電弧耦合作用加強,激光作用點附近等離子體體積明顯增大。
　　通過對激光-雙絲脈沖MIG復(fù)合焊接電弧等離子體輻射強度、電子溫度和電子密度空間分布的研究表明:復(fù)合電弧光譜和未復(fù)合電弧光譜的線光譜是完全一致的,激光的加入并沒有激發(fā)出新的譜線,但光譜輻射強度明顯增加。利用波爾茲曼圖法計算了

4、焊接電弧等離子體的電子溫度,并分析了電子溫度的分布規(guī)律,激光加入以后,電子溫度整體上發(fā)生明顯提高,尤其是在激光作用點附近的 Y=1mm層面上電子溫度發(fā)生的變化較大;激光功率、焊絲間距、電弧功率和電弧熱輸入對電子溫度有比較大的影響,隨著激光功率、電弧功率和電弧熱輸入的增加,電子溫度呈現(xiàn)上升趨勢,隨著焊絲間距的增加,電子溫度呈現(xiàn)下降趨勢。運用Stark展開法計算了電弧等離子體的電子密度,分析了Y=3mm層面電子密度的分布規(guī)律,復(fù)合焊接和雙M