基于光纖傳感的焊接溫度、應(yīng)變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).pdf

1、為了實(shí)現(xiàn)基于光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,簡(jiǎn)稱FBG)的激光焊和超聲波焊焊接過(guò)程中溫度、應(yīng)變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)FBG金屬化、超聲波焊和激光焊焊接工藝參數(shù)以及運(yùn)用FBG監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程進(jìn)行了研究。
　　FBG金屬化研究中,通過(guò)化學(xué)鍍鈷結(jié)合電鍍鎳的方法實(shí)現(xiàn)了FBG金屬化過(guò)程,其中化學(xué)鍍鈷通過(guò)調(diào)節(jié)NaOH的含量以達(dá)到對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的目的。實(shí)驗(yàn)表明:優(yōu)化工藝條件下獲得的鍍層均勻、表面平整,且與FBG結(jié)合良好,鍍鈷后

2、的FBG溫度靈敏度系數(shù)可達(dá)到12.21 pm/℃(鍍層厚度為5.0μm)。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)FBG金屬化,化學(xué)鍍鈷后的FBG需進(jìn)行電鍍鎳處理。鍍鎳后的FBG溫度系數(shù)可達(dá)19.58 pm/℃(鍍層厚度為280μm),同時(shí),對(duì)其進(jìn)行有效使用溫度范圍實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明:電鍍后的 FBG可應(yīng)用于溫度高達(dá)670℃的環(huán)境下工作,其波長(zhǎng)和溫度具有良好的線性相關(guān)性。
　　采用單因素變化法對(duì)1060鋁/N4鎳超聲波焊工藝參數(shù)進(jìn)行研究,通過(guò)建立二次通用螺旋回

3、歸方程對(duì)316L不銹鋼激光焊焊縫形貌進(jìn)行研究。研究表明:超聲波焊焊接界面無(wú)反應(yīng)層生成,只有4um左右的擴(kuò)散層,接頭拉伸斷口均為韌性斷裂。建立的316L不銹鋼激光焊焊縫回歸方程模型擬合度高(均超過(guò)0.9),應(yīng)用該模型對(duì)不同焊接參數(shù)下的熔寬、熔深分別進(jìn)行預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的最大誤差為12.2％。
　　為了獲得金屬化FBG的靈敏度系數(shù),采用溫控儀、應(yīng)變儀分別對(duì)其溫度靈敏度系數(shù)和應(yīng)變靈敏度系數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,將標(biāo)定后的FBG應(yīng)用于Q235鋼

4、激光焊熱影響區(qū)和1060鋁超聲波焊焊縫區(qū)的溫度、應(yīng)變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究中。研究表明:激光焊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中,距離焊縫5mm和10mm處溫度、應(yīng)變最大值分別為100.01℃、326.3με和62.32℃、139.8με,與熱電偶和應(yīng)變儀驗(yàn)證結(jié)果最大誤差僅分別為4.1%、14.8%。超聲波焊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中,兩次測(cè)量最大溫度和應(yīng)變值為52.31℃、267.64με和49.00℃、325.44με,并且所監(jiān)測(cè)的溫度值與熱電偶驗(yàn)證值最大誤差為15.5%。金屬化F